Состав диеты меняет экспрессию гена, регулирующего обмен углеводов
Немецкие ученые из исследовательского центра Карлсруэ (Forschungszentrum Karlsruhe) идентифицировали в геноме мушки-дрозофилы ген, активность которого повышается и снижается в зависимости от количества белков и углеводов в рационе насекомого. Это открытие поможет разобраться в механизмах, с помощью которых организм насекомых, а возможно, и человека справляется с экстремальными пищевыми режимами, в том числе диетами с низким содержанием углеводов и высоким – белков, как, например, очень популярная последнее время кремлевская диета. Кроме того, открытие предоставляет новые данные о взаимосвязи между диетой и продолжительностью жизни.
Ген, получивший название tobi (от англ. «target of brain insulin» – мишень мозгового инсулина), кодирует фермент альфа-глюкозидазу, конвертирующий запасенный «животный крахмал» – гликоген – в глюкозу. Потребление большого количества белков повышает, а углеводов – подавляет активность этого гена. Ученые задались вопросом: для чего организму нужен подобный механизм, высвобождающий глюкозу при определенных условиях питания?
Один из ответов вырисовывается при рассмотрении процессов, происходящих при потреблении богатой белками пищи. Например, если человек придерживается низкоуглеводной протеиновой диеты, в организме происходит высвобождение инсулина, стимулирующего поглощение клетками содержащейся в крови глюкозы. (Для большинства людей инсулин ассоциируется с углеводами, однако он высвобождается также в ответ на поступление в организм аминокислот.) Повышение уровня инсулина при низкой концентрации глюкозы в крови ведет к развитию гипогликемии (снижению уровня глюкозы ниже допустимого кровня). Включение механизма превращения гликогена в глюкозу компенсирует отсутствие углеводов в пище. Авторы считают, что именно эту функцию в организме дрозофил выполняет ген tobi.
В организме животных одной из наиболее важных систем управления метаболизмом является антагонистическое действие гормонов инсулина и глюкагона. В ответ на употребление большого количества углеводов клетки поджелудочной железы начинают синтезировать инсулин, нормализующий уровень глюкозы в крови. При снижении уровня глюкозы в крови другой тип клеток поджелудочной железы секретирует глюкагон, обеспечивающий расщепление запасенного гликогена до глюкозы. Авторы отмечают, что антагонизм между этими двумя гормонами не абсолютен, т.к. аминокислоты стимулируют секрецию как инсулина, так и глюкагона.
Ранее ученые идентифицировали в организме дрозофил инсулино- и глюкагоноподобные пептиды, однако функции этих соединений были не до конца ясны. Новая работа, в рамках которой авторы анализировали изменения генной активности у мушек, не имеющих инсулинпродуцирующих клеток, привела к открытию tobi. Активность этого гена возрастала при кормлении дрозофил богатой белками дрожжевой пастой и снижалась при кормлении сладким сиропом. Модель экспрессии гена tobi сходна с действием глюкагона в организме млекопитающих, что предполагает существование у мух аналогичного гормона, регулирующего активность tobi.
Более ранние эксперименты показали также, что дрозофилы, не имеющие инсулинпродуцирующих клеток (для которых также характерна низкая экспрессия tobi), живут дольше обычных особей. Последняя работа подтвердила эти данные, однако только в случае содержания насекомых на белковой диете.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что белки могут иметь гораздо более выраженное, чем считалось ранее, влияние на обмен углеводов и секрецию инсулина. Они также предоставляют новые свидетельства в пользу того, что не только количество, но и качество употребляемых калорий влияет на продолжительность жизни. В дальнейшем они планируют детальным изучением роли, принадлежащей гену tobi в процессах метаболизма и продолжительности жизни.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru по материалам ScienceDaily
10.04.2008