Учёные обнаружили липидный фермент, поддерживающий ощущение прохлады у личинок дрозофил

Чувствительность к температуре окружающей среды критически важна для развития и выживания животных. Насекомые, такие как плодовые мушки, эволюционировали особенно тонкую термосенсорную систему, способную различать изменения температуры в пределах миллиградуса в секунду.

Эта точная терморецепция зависит от точного поддержания функций тепловых рецепторов, однако механизмы их активации и регуляции оставались неясными. В новом исследовании учёные идентифицировали липидный фермент, который поддерживает уровень экспрессии терморецепторов и модулирует ощущение прохлады и поведение избегания её.

Терморецепторы, называемые ионотропными рецепторами (IRs), в частности IR25a и IR21a, функционируют в нейронах, чувствительных к прохладе, в голове личинок — так называемых дорсальных органах холодовых клеток (DOCCs), — и опосредуют избегание низких температур. Это поведение зависит от изменений экспрессии IR25a и IR21a, но лежащий в основе механизм был неизвестен.

Такааки Сокабе и его коллега Сянмэй Дэн из Исследовательского центра по изучению жизни и живых систем (ExCELLS) идентифицировали ген bishu-1, кодирующий моноацилглицерол-ацилтрансферазу (MGAT), как важный фактор для поддержания транскрипционного уровня IR25a и IR21a, а также холодовой чувствительности DOCCs, что обеспечивает ощущение прохлады и поведение избегания. Они недавно опубликовали свои выводы в Communications Biology.

«Обнаружение bishu-1 было случайным. MGAT хорошо известны своей ролью в процессах накопления энергии в печени или кишечнике, поэтому мы изначально не ожидали, что кодирующий его ген bishu-1 будет играть важную роль в терморецепции», — говорит Дэн. «После наблюдения, что мутанты, по-видимому, избегали тёплых температур, мы дали гену новое имя — bishu, что является китайским словом для "летования", описывающим поведение личинок по уходу от жары».

В отличие от других известных липидных ферментов, которые имеют более прямое взаимодействие с сенсорными рецепторами через связывание с их липидными метаболитами или изменение физико-химических свойств клеточных мембран, bishu-1 регулирует экспрессию генов рецепторов: bishu-1 оказался важен для экспрессии транскрипционного фактора broad, который связывается с регуляторной областью гена IR25a.

Действительно, сверхэкспрессия broad была достаточна для восстановления дефектов мутанта bishu-1 в холодовых реакциях DOCCs и поведении избегания прохлады у личинок.

«Регуляция уровней экспрессии генов представляет собой новую роль липидного метаболизма в нервной системе», — говорит Сокабе. «Broad широко экспрессируется в нейронах, и многочисленные исследования сообщали о функции IRs в химической, тепловой и влажностной рецепции. Поскольку мы идентифицировали другие гены, кодирующие MGAT, тандемно сгруппированные в геноме, будет интересно изучить, как эти механизмы, опосредованные липидными ферментами, влияют на множественные сенсорные процессы».

Эта работа может способствовать открытию липид-опосредованного лечения для поддержания терморецепции и других сенсорных систем у людей.