クラゲとショウジョウバエが飢餓規制の起源を解明

まとめ： 研究者はクラゲやショウジョウバエに目を向けて、摂食の動機を探り、摂食調節の根底にあるメカニズムに新たな光を当てています.

ソース： 東北大学

何十年にもわたる研究により、摂食への衝動、つまり空腹感と満腹感は、ホルモンと神経ペプチドと呼ばれる小さなタンパク質によって制御されていることが示されています. それらは、ヒト、マウス、ショウジョウバエなど、さまざまな生物に見られます。

このような広範な発生は、共通の進化的起源を示唆しています。 この現象を調査するために、研究グループはクラゲとショウジョウバエに注目し、いくつかの驚くべき結果を発見しました。

クラゲは、少なくとも 6 億年前に哺乳類と共通の祖先を共有していましたが、それらの体はより単純です。 彼らは、脳や神経節のようなより具体的な構造を持つ哺乳類とは異なり、ニューラルネットワークと呼ばれるびまん性の神経系を持っています. しかし、クラゲは精巧な採餌戦略、交尾の儀式、睡眠、さらには学習など、行動の豊富なレパートリーを持っています。

生命の木の重要な位置にあるにもかかわらず、これらの注目すべき生物は研究されておらず、食物摂取をどのように制御しているかについてはほとんど知られていません。

東北大学大学院生命科学研究科の谷本弘とウラジミロス・トーマが率いるこのグループは、実験室で培養できる二股の触手を持つ小さなクラゲであるクラドネマに焦点を当てました。 クラゲは、空腹度に基づいて食べる量を調節します。

「まず、摂食調節の根底にあるメカニズムを理解するために、飢えたクラゲと餌を与えられたクラゲの遺伝子発現プロファイルを比較しました」と谷本は言いました。

摂食状態は、神経ペプチドをコードするものを含むいくつかの遺伝子の発現レベルを変化させました。 これらの神経ペプチドを合成してテストすることにより、空腹のクラゲの摂食を減らす5つを発見しました。」

次に、研究者は、神経ペプチドである GLWamide が摂食を制御する方法を改良しました。 詳細な行動分析により、GLWamide は、捕獲された獲物を口に移動させるための重要なステップである触手短縮を阻害することが明らかになりました。 研究者がそれを GLWamide と名付けたとき、触手の基部に位置する運動ニューロンに存在し、GLWamide レベルの増加に拍車をかけていることがわかりました。

これは、クラドネマに含まれるGLWアミドが満腹シグナルとして機能するという結論に至りました。これは、体が十分に食べていることを示す神経系に送られるシグナルです.

しかし、この発見の進化的重要性を探る研究者の探求はそれだけにとどまりませんでした。 代わりに、彼らは他の種に目を向けました。 ショウジョウバエの摂食パターンは、神経筋ペプチド (MIP) によって規制されています。

MIPを欠くショウジョウバエはより多くの食物を食べ、最終的に肥満になります。 興味深いことに、MIP と GLWamide は構造が類似しており、進化を通じて関連していることを示しています。

「GLWamide と MIP の機能は 6 億年の相違にもかかわらず保存されているため、この 2 つが交換可能であるかどうかを検討するよう促されました」と Toma 氏は述べています。 「そして、まずクラゲに MIP を投与し、次に MIP なしでハエに GLWamide を発現させることで、まさにそれを行いました。」

驚くべきことに、MIP は GLWamide と同様にクラドネマの摂食を減少させました。 さらに、ハエの GLWamide は異常な過食を回避し、クラゲや昆虫の GLWamide/MIP システムの機能が保存されていることを示しています。

谷本氏は、彼らの研究が、この保存された満腹シグナルの深い進化的起源と、比較アプローチを利用することの重要性を浮き彫りにしていると述べています。 「私たちの比較アプローチが、より広範な進化的文脈の中で行動を調節する際の分子、ニューロン、および回路の役割に焦点を当てた調査を刺激することを願っています。」

この神経科学研究ニュースについて

著者： プレスオフィス
ソース： 東北大学
コミュニケーション： プレスオフィス – 東北大学
写真： 画像提供：谷本弘

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“食欲の起源について：クラゲのGLWアミドは、遺伝性の満腹神経ペプチドを表しています。谷本弘ほか著。 PNAS

まとめ

食欲の起源について：クラゲのGLWアミドは、遺伝性の満腹神経ペプチドを表しています。

食物摂取は内部状態によって調節されています。 この機能は、一般的なモデル種でよりよく特徴付けられるホルモンと神経ペプチドによって媒介されます。 ただし、このような摂食調節神経ペプチドの進化の起源はよくわかっていません。 クラゲを使った クラドネマ この質問に対処します。

トランスクリプトーム、行動、および解剖学的アプローチを組み合わせることで、このクラゲの触手収縮を選択的に阻害する摂食抑制ペプチドとして GLWamide を特定しました。 私

ショウジョウバエ ショウジョウバエ、筋肉抑制ペプチド (MIP) は満腹結合ペプチドです。 驚くべきことに、GLWamide と MIP は、これらの進化的に遠い種で摂食阻害のために完全に交換可能であることがわかりました。

私たちの結果は、多様な動物の飽食シグナル伝達システムが古代の起源を共有していることを示しています。