Genom spożywającego cukier nietoperza może zapewnić wskazówki wspomagające leczenie cukrzycy
Cukrzyca to poważne zagrożenie dla ludzkiego zdrowia. Liczba przypadków w ostatnich latach rośnie, zarówno u ludzi, jak i u zwierząt. Zła dieta i otyłość przyczyniają się do wystąpienia choroby, jednak genetyka odgrywa tu kluczową rolę i może istotną ścieżkę leczenia. Większość naszej obecnej wiedzy na temat mechanizmów genetycznych odpowiadających za metabolizm cukru pochodzi z badań laboratoryjnych przeprowadzanych na ludziach i myszach. Badacze z projektu CHIROGLU szukali wskazówek w genomach innych zwierząt, które wykształciły mechanizmy adaptacyjne umożliwiające im rozwijanie się przy diecie bogatej w cukry. Naukowcy mieli nadzieję wypełnić luki w wiedzy na temat mechanizmów adaptacji molekularnej występujących u tych zwierząt. Jedną z badanych grup są nietoperze z rodziny rudawkowatych (Pteropodidae). Ssaki te są wyjątkowe: kilkukrotnie niezależnie wyewoluowało u nich żywienie się nektarem. Celem projektu CHIROGLU było ustalenie określonych genów odpowiadających za adaptacje. Badacze przeanalizowali 1 500 genów biorących udział w metabolizmie glukozy i węglowodanów; geny te pochodziły od wszystkich linii nietoperzy żywiących się nektarem. „Pierwszym kluczowym zadaniem realizowanym w ramach projektu było ustalenie dokładnej liczby niezależnych przypadków wyewoluowania nietoperzy w zwierzęta owocożerne”, mówi główny badacz projektu CHIROGLU, Nicolas Nesi z londyńskiej uczelni Queen Mary University. Do teraz nie było to pewne – częściowo z powodu rzadkiego występowania wielu gatunków nietoperzy. Niektóre z nich żyją wyłącznie w odległych tropikalnych regionach, do których trudno się dostać.
Poszukiwanie genów
Aby przezwyciężyć trudności logistyczne, Nesi zdołał zebrać próbki z kolekcji muzealnych na całym świecie. Ogółem jego zespół pozyskał około 135 z blisko 200 znanych gatunków, uzyskując tym samym dostęp do wszystkich rodzajów z rodziny nietoperzy, które żywią się nektarem. „Kolekcje muzealne często obejmują gatunki zebrane na początku XX wieku, można je więc nadal wykorzystać w nowoczesnych badaniach genomu”, stwierdza Nesi. Naukowiec otrzymał wsparcie z unijnego programu „Maria Skłodowska-Curie”. Dzięki temu nie jest konieczne pozyskiwanie nowych próbek od żyjących na wolności gatunków zagrożonych wyginięciem. Po zgromadzeniu próbek zespół wykorzystał najnowocześniejsze metody analizy, aby ustalić ewolucyjne powiązania w tej rodzinie, co rzuciłoby światło na początki żywienia się nektarem. Nesi szukał określonych genów kodujących białka, biorących udział w metabolizowaniu glukozy; geny te wyselekcjonowano u gatunków żywiących się nektarem. „Geny te wybrano, by wytworzyć inne białko u nietoperzy żywiących się nektarem. Teoretycznie powinno ono być znacznie skuteczniejsze w porównaniu do gatunków nietoperzy żywiących się owocami oraz do innych ssaków, w tym ludzi”, wyjaśnia Nesi.
Bardziej złożony obraz
W przeszłości gatunki żywiące się nektarem były dzielone na grupy na podstawie podobnych cech morfologicznych, takich jak małe ciało, długie i wąskie rostrum oraz język ze specjalnymi brodawkami. Jednak dane genetyczne pokazały zespołowi, że ta określona morfologia i dieta wyewoluowały niezależnie, kilka razy, poza ustalonymi grupami. „Mamy obecnie pełen obraz historii ewolucji nietoperzy rudawkowatych”, oznajmia Nesi. W przyszłości zespół chciałby przetestować więcej genów, aby odkryć nowe rezultaty. „Kompleksowe podejście polegać będzie na zastosowaniu danych transkryptomicznych (RNA) w celu uzyskania dostępu do wszystkich genów kodujących białka, w tym tych, których ekspresja odbywa się w innych narządach, na przykład w trzustce i jelitach”, wyjaśnia badacz. Pierwsze wyniki uzyskane w projekcie CHIROGLU zostaną w przyszłości wykorzystane w większych projektach, które będą obejmować inne grupy nietoperzy żywiących się nektarem, a także inne kręgowce, takie jak koliber czy ostronóg nektarowy. Badacze zastosują też dodatkowe techniki, na przykład narzędzie do edycji genów CRISPR/Cas9, aby przetestować wydajność metaboliczną genów w procesie regulacji poziomu glukozy.
Słowa kluczowe
CHIROGLU, nietoperze, nektar, cukrzyca, genom, geny, adaptacja, utrzymywać
