Сопоставление плодовых мушек, грибных токсинов и здоровья человека

Исследователи из Мичиганского технологического университета, используя данные 180 различных линий плодовых мушек, сравнили устойчивость к токсину, содержащемуся в таких грибах, как Бледная поганка и Мухомор вонючий. Их результаты были опубликованы на этой неделе в журнале PLOS ONE.

Основное открытие команды: генетические механизмы, контролирующие устойчивость к токсину, соответствуют сигнальному пути mTOR (мишень рапамицина у млекопитающих), который регулирует физиологию и метаболизм клеток у человека и других млекопитающих. Эти результаты могут открыть новые возможности для изучения рака, ожирения, диабета 2-го типа, депрессии и нейродегенеративных заболеваний.

Устойчивость к альфа-аманитину

Плодовые мушки демонстрируют значительное разнообразие и адаптировались к различным экологическим нишам, включая толерантность к альфа-аманитину — токсину, содержащемуся в ядовитых грибах рода Amanita.

Исследование, соответствующем автором которого является Томас Вернер, доцент биологических наук, основывается на его предыдущей работе. Она показала, как устойчивость к альфа-аманитину может быть связана с устойчивостью к пестицидам у азиатских штаммов плодовых мушек. С тех пор команда изучала, как мушки развивают устойчивость к токсину и как это влияет на продолжительность их жизни.

«Мы обнаружили, что существуют множественные механизмы, которые имеют смысл», — говорит Вернер, поясняя, что механизмы были сосредоточены на генетической регуляции ферментов детоксикации. «И чем более устойчивыми были мушки, тем дольше они жили».

Изначально команда изучила один высокоустойчивый штамм Drosophila melanogaster из Тайваня. Затем для сравнения были привлечены данные 180 линий мушек, собранных на фермерском рынке в Роли, Северная Каролина.

Сигнальный путь mTOR

Команда Вернера использовала полногеномный ассоциативный анализ (GWAS), чтобы связать различные уровни устойчивости мушек. Применяя методы работы с большими данными, они смогли проанализировать генетические признаки и нуклеотидные последовательности, чтобы точнее определить гены-кандидаты, контролирующие устойчивость к токсину.

«Для анализа мы выбираем признак, который будем тестировать на всех 180 линиях», — объясняет Вернер. «Мы выбрали устойчивость к грибному токсину и обнаружили непрерывную вариацию в линиях».

Затем данные сортируются, и исследователи ищут соответствующие последовательности генетического кода. Результат: совпадения постоянно указывали на путь mTOR, который является общим для млекопитающих и насекомых.

«Это центральный метаболический путь, очень сложный — это ключевой узел, который активно исследуется в настоящее время», — говорит Вернер.

Это первоначальная связь с mTOR открывает множество новых направлений для исследований, особенно в области здоровья человека. Более глубокое изучение причин эволюции этой устойчивости у мушек может пролить свет на её преимущество как устройства преадаптации. Это понимание может дать представление о многих заболеваниях, включая рак, ожирение, диабет 2-го типа, депрессию и нейродегенеративные болезни.