Skip to main content

Comparative genomics of sugar-eating bats: Implications for the genetics of glucose metabolism and diabetes

Article Category

Article available in the folowing languages:

Genom spożywającego cukier nietoperza może zapewnić wskazówki wspomagające leczenie cukrzycy

Inne spożywające cukier zwierzęta wytworzyły mechanizmy adaptacyjne, które pomagają im utrzymywać odpowiedni poziom glukozy. Jeden ze wspieranych przez UE projektów zajął się sprawdzeniem, czy ich geny mogą kryć w sobie tajemnicę leczenia cukrzycy.

Zdrowie

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

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania