Гормональная регуляция метаболизма сахара управляет переходом в куколку у дрозофил

Биолог из RIKEN обнаружил механизм, с помощью которого стероидный сигналинг регулирует расщепление молекул сахара у плодовых мушек, чтобы обеспечить энергию, необходимую личинкам для вступления в стадию куколки. Это открытие может иметь более широкие последствия, распространяющиеся на изменения жизненных стадий у людей.

Стероидные гормоны регулируют многие переходные этапы развития у животных — от метаморфоза у насекомых до полового созревания у людей. Однако соединения, определяющие энергетический метаболизм в этих биологических событиях, долгое время оставались без внимания.

В данном исследовании Такаси Нисимура (Takashi Nishimura) из Центра динамических исследований биосистем RIKEN сосредоточился на 12-часовом промежутке после того, как личинки дрозофилы формируют затвердевший экзоскелет и вступают в стадию куколки. Этот процесс запускается импульсом выработки стероида.

Нисимура показал, что стероид взаимодействует с рецептором гормона, чтобы активировать фермент, участвующий в превращении сахара, содержащегося в гемолимфе мух, в глюкозу — важный источник энергии, необходимый для создания строительных блоков и клеточных материалов при превращении личинки во взрослую особь.

Дополнительная глюкоза не только обеспечивает энергией эти изменения развития, но и стимулирует синтез большего количества стероидного гормона — сигнала, необходимого для завершения перехода в куколку.

Таким образом, результаты раскрывают тесную связь между метаболизмом и гормональной сигнализацией, которая строго регулируется во временном масштабе. Они также подчеркивают, как метаболизм питательных веществ механически связан с клеточными и развивающими программами посредством как своих биоэнергетических, так и сигнальных функций.

Демонстрация Нисимурой сложных и взаимосвязанных функций метаболизма и гормонов у развивающейся плодовой мушки (лабораторной модели) также может помочь объяснить патологические состояния, такие как рак, которые возникают, когда тонкий баланс этих процессов нарушается.