Главный вывод команды заключается в том, что генетические механизмы, контролирующие устойчивость к токсинам, соответствуют мишени рапамицина (mTOR) у млекопитающих, которая регулирует физиологию и метаболизм клеток у людей и других млекопитающих. Полученные данные могут открыть новые возможности для изучения рака, ожирения, диабета 2 типа, депрессии и нейродегенеративных заболеваний.
Устойчивость к альфа-аманитину
Не все плодовые мухи попадают на кухню на бананах из продуктового магазина; не все плодовые мухи любят грибы.
Обладая удивительным разнообразием, виды плодовых мух адаптировали многие нишевые предпочтения, такие как толерантность к альфа-аманитину или альфа-аманитину, токсину, обнаруженному в ядовитых грибах рода Amanita.
Томас Вернер, доцент биологических наук в Технологическом институте Мичигана, является автором новой статьи PLOS ONE, и исследование основывается на его предыдущей работе, показывающей, как устойчивость к альфа-аманитину может быть связана с устойчивостью к пестицидам у штаммов азиатских плодовых мух.
С тех пор он и его команда работали над выяснением того, как плодовые мухи повышают устойчивость к токсинам и влияют на продолжительность жизни.
«Мы обнаружили, что есть несколько механизмов, которые имеют смысл», – говорит Вернер, объясняя, что механизмы сосредоточены на генетической регуляции ферментов детоксикации. "И чем устойчивее были плодовые мухи, тем дольше они жили."
Первоначально команда исследовала единственный высокорезистентный штамм Drosophila melanogaster из Тайваня.
Затем они отобрали 180 линий плодовых мушек, собранных на фермерском рынке Роли, Северная Каролина, для сравнения. Экипаж полагался на 30 студентов, которые помогали проводить подготовку в лаборатории; восемь соавторов статьи.
Путь mTOR
Команда Вернера использовала ассоциативное картирование по всему геному, чтобы связать точки между различными уровнями устойчивости плодовых мух. Используя методы больших данных, они смогли проверить генетические признаки и нуклеотидные последовательности, чтобы лучше различать гены-кандидаты, контролирующие устойчивость к токсинам.
«Чтобы провести анализ, мы выбираем признак, который будем тестировать во всех 180 строках», – говорит Вернер. «Мы выбрали устойчивость грибов к токсинам и обнаружили постоянные колебания в линиях."
Оттуда данные сортируются в два столбца. Затем Вернеру и его команде пришлось искать соответствующие последовательности генетического кода – как в сложной детской игре на поиск совпадений. Результат: совпадения продолжали указывать на путь mTOR, который является общим для млекопитающих и насекомых.
«Это очень сложный центральный метаболический путь – это ключевой узел, который сейчас широко исследуется», – говорит Вернер.
Эта первоначальная связь с mTOR открывает множество новых направлений исследований, особенно в области здоровья человека.
Вернер также говорит, что более глубокое изучение того, почему у плодовых мушек развивается эта устойчивость, может пролить свет на ее преимущества в качестве средства предварительной адаптации. Лучшее понимание механизмов эволюции устойчивости может дать представление о многих заболеваниях, включая рак, ожирение, диабет 2 типа, депрессию и нейродегенеративные заболевания.