해파리와 초파리가 배고픔 조절의 기원을 밝히다

요약: 연구자들은 해파리와 초파리를 통해 먹이를 먹는 동기를 탐구하고 먹이 조절의 기본 메커니즘에 대해 새로운 시각을 제시하고 있습니다.

원천: 도호쿠 대학

수십 년간의 연구를 통해 식욕, 즉 배고픔과 포만감은 호르몬과 신경펩티드라고 하는 작은 단백질에 의해 조절된다는 사실이 밝혀졌습니다. 그들은 인간, 생쥐 및 초파리와 같은 다양한 유기체에서 발견됩니다.

그러한 광범위한 발생은 공통된 진화적 기원을 암시합니다. 이 현상을 탐구하기 위해 한 연구 그룹은 해파리와 초파리로 눈을 돌렸고 몇 가지 놀라운 결과를 발견했습니다.

해파리는 적어도 6억년 전에 포유류와 공통 조상을 공유했지만 몸은 더 단순합니다. 그들은 뇌나 신경절과 같은 보다 구체적인 구조를 가진 포유류와 달리 신경망이라고 하는 확산 신경계를 가지고 있습니다. 그러나 해파리는 정교한 채집 전략, 짝짓기 의식, 수면, 심지어 학습까지 포함하는 풍부한 행동 레퍼토리를 가지고 있습니다.

생명나무에서 중요한 위치를 차지하고 있음에도 불구하고, 이 놀라운 생물체는 연구되지 않은 상태로 남아 있으며, 그들이 음식 섭취를 조절하는 방법에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.

히로무 타니모토와 토호쿠 대학 생명과학 대학원의 블라디미로스 토마가 이끄는 그룹은 실험실에서 배양할 수 있는 갈래 촉수가 있는 작은 해파리인 클라도네마에 중점을 두었습니다. 해파리는 배고픈 정도에 따라 먹는 양을 조절합니다.

Tanimoto는 “먼저, 먹이 조절의 기본 메커니즘을 이해하기 위해 굶주린 해파리와 먹이를 먹은 해파리의 유전자 발현 프로필을 비교했습니다.”라고 말했습니다.

섭식 상태는 신경펩티드를 암호화하는 일부 유전자를 포함하여 여러 유전자의 발현 수준을 변경했습니다. 이러한 신경펩티드를 합성하고 테스트함으로써 우리는 배고픈 해파리의 먹이 섭취를 감소시키는 5가지를 발견했습니다.”

그런 다음 연구자들은 신경펩티드인 GLWamide가 먹이를 조절하는 방법을 개선했습니다. 자세한 행동 분석 결과 GLWamide는 포획된 먹이를 입으로 옮기는 중요한 단계인 촉수 단축을 억제하는 것으로 나타났습니다. 연구원들이 그것을 GLWamide라고 명명했을 때, 그들은 그것이 촉수 기저부에 위치한 운동 뉴런에 존재하여 증가된 GLWamide 수준을 연료로 한다는 것을 발견했습니다.

이것은 Cladonema에서 GLWamide가 포만감 신호로 작용한다는 결론으로 ​​이어졌습니다. 이 신호는 신체가 충분히 먹을 수 있음을 나타내는 신경계로 전송됩니다.

그러나이 발견의 진화 적 중요성을 탐구하려는 연구원의 탐구는 거기서 멈추지 않았습니다. 대신, 그들은 다른 종을 찾았습니다. Drosophila 먹이 패턴은 신경근 펩티드(MIP)에 의해 조절됩니다.

MIP가 부족한 초파리는 더 많은 음식을 먹고 결국 비만이 됩니다. 흥미롭게도 MIP와 GLWamide는 구조가 유사하여 진화를 통해 관련되어 있음을 나타냅니다.

“GLWamide와 MIP의 기능은 6억년의 차이에도 불구하고 보존되었기 때문에, 이것은 우리가 두 가지를 상호 교환할 수 있는지 여부를 고려하도록 자극했습니다.”라고 Toma는 말했습니다. “그리고 우리는 먼저 해파리에 MIP를 투여한 다음 MIP 없이 파리에서 GLWamide를 발현함으로써 그렇게 했습니다.”

놀랍게도 MIP는 GLWamide와 마찬가지로 Cladonema 먹이를 줄였습니다. 또한 파리의 GLWamide는 비정상적인 과식을 방지하여 해파리와 곤충에서 GLWamide/MIP 시스템의 기능적 보존을 나타냅니다.

Tanimoto는 그들의 연구가 이 보존된 포만감 신호의 깊은 진화적 기원과 비교 접근 방식을 활용하는 것의 중요성을 강조한다고 지적합니다. “우리는 우리의 비교 접근법이 더 넓은 진화적 맥락에서 행동을 조절하는 분자, 뉴런 및 회로의 역할에 대한 집중적인 조사에 영감을 주기를 희망합니다.”

Neuroscience News의 이 연구 정보

작가: 보도국
원천: 도호쿠 대학
의사소통: 공보실 – 도호쿠 대학
그림: 타니모토 히로무에게 이미지 제공

원래 검색: 닫힌 액세스.
“식욕의 기원에 관하여: 해파리에 있는 GLWamide는 유전되는 포만감 신경펩티드를 나타냅니다.타니모토 히로무 외. PNAS

요약

식욕의 기원에 관하여: 해파리에 있는 GLWamide는 유전되는 포만감 신경펩티드를 나타냅니다.

음식 섭취는 내부 상태에 의해 규제됩니다. 이 기능은 일반적인 모델 종에서 더 잘 특성화되는 호르몬과 신경펩티드에 의해 매개됩니다. 그러나 그러한 섭식 조절 신경펩티드의 진화적 기원은 잘 알려져 있지 않습니다. 우리는 해파리를 사용했습니다 결절종 이 질문을 해결하기 위해.

우리의 결합된 transcriptomic, 행동 및 해부학적 접근법은 GLWamide를 이 해파리의 촉수 후퇴를 선택적으로 억제하는 먹이 억제 펩티드로 확인했습니다. 나

n 초파리 초파리, 근육 억제 펩티드(MIP)는 포만감 결합 펩티드입니다. 놀랍게도 우리는 GLWamide와 MIP가 먹이 억제를 위해 진화적으로 먼 종에서 완전히 상호 교환 가능하다는 것을 발견했습니다.

우리의 결과는 다양한 동물의 포만 신호 시스템이 고대 기원을 공유한다는 것을 나타냅니다.