намаляват

26 юни 2019 г. - Университет Дюк

Промените в опаковките на ДНК намаляват способността на нашето тяло да превръща „лошите“ мазнини в „добри“.

Вината за това е нездравословна храна или липса на упражнения. Но много преди модерната епидемия от затлъстяване, еволюцията също ни напълни.

"Ние сме дебелите примати", каза Деви Суейн-Ленц, докторант по биология в университета Дюк.

Фактът, че хората са по-пълнички от шимпанзетата, не е новина за учените. Но новите доказателства биха могли да помогнат да се обясни как сме стигнали по този начин.

Суейн-Ленц и колегите му от Дюк са открили, че въпреки че имат почти идентични ДНК последователности, шимпанзетата и ранните хора са претърпели критични промени в начина, по който ДНК се пакетира в техните мастни клетки. В резултат на това, според изследователите, това е намалило способността на човешкото тяло да превръща „лошите“ мазнини, съхраняващи калории, в „добри“ видове, изгарящи калории.

Резултатите са публикувани на 24 юни в списание Genome Biology and Evolution.

Според изследователите, в сравнение с най-близките ни роднини на животни, дори хората с корем с шест пакета и вълнообразни ръце имат значителни запаси от мазнини. Докато другите примати имат по-малко от 9% телесни мазнини, здравословният диапазон за хората е 14% до 31%.

За да разбере как хората са се превърнали в затлъстелия примат, екип, ръководен от биолога Суейн-Ленц и Херцог Грег Рай, сравнява проби от мазнини от хора, шимпанзета и по-сродни видове маймуни, резус макаци. Използвайки техника, наречена ATAC-seq, те анализираха генома на всеки вид, търсейки разлики в начина на опаковане на ДНК в мастните клетки.

Обикновено по-голямата част от ДНК в клетката се кондензира в намотки и бримки и се увива плътно около протеини, така че само определени участъци от ДНК са опаковани достатъчно свободно, за да бъдат достъпни за клетъчната техника, която активира и изключва гени.

Изследователите са идентифицирали приблизително 780 ДНК области, които са били достъпни за шимпанзетата и макаците, но са по-групирани при хората. Изследвайки подробно тези региони, екипът също така забелязва повтарящо се парче ДНК, което помага за преобразуване на мазнините от един тип клетки в друг.

Не всички мазнини са създадени равни, обясни Суейн-Ленц. Повечето мазнини се състоят от бяла мазнина, която съхранява калории. Това е, което съставя мраморизма в пържола и се събира около кръста ни. От друга страна, специализираните мастни клетки, наречени бежови и кафяви мазнини, могат да изгарят калории, вместо да ги съхраняват, за да генерират топлина и да ни стоплят.

Изследването предполага, че една от причините да сме толкова дебели е, че регионите на генома, които помагат за превръщането на белите мазнини в кафяви, по същество са били заключени (скрити и затворени за бизнес) при хората, но не и при шимпанзетата.

„Загубихме част от способността да заобикаляме мастните клетки в бежови или кафяви мазнини и сме останали на пътя на белите мазнини“, каза Суейн-Ленц. Все още е възможно да активирате ограничените кафяви мазнини в тялото, като правите неща като излагане на хората на ниски температури, обясни той, "но трябва да работим, за да стигнем до там.".

Хората, като шимпанзетата, се нуждаят от мазнини, за да омекотят жизненоважни органи, да ни изолират от студа и да ни предпазят от глад. Изследователите обаче казват, че ранните хора може би са имали нужда да наддават на тегло по друга причина, като допълнителен източник на енергия за захранване на нарастващите ни и гладни мозъци.

За шест до осем милиона години, откакто хората и шимпанзетата са тръгнали по различен начин, човешкият мозък е почти утроен по размер. Мозъкът на шимпанзето не се е движил.

Човешкият мозък използва повече енергия, паунд за паунд, отколкото всяка друга тъкан. Счита се, че насочването на мастните клетки към съхраняване на калории бяла мазнина, а не към изгаряне на кафяви мазнини е дало предимство на оцеляването на нашите предци.

Суейн-Ленц каза, че друг въпрос, който получава, е: "Ще ме направиш ли кльощава?"

"Пожелавам го", каза тя.

Поради способността на кафявите мазнини да изгарят калории многобройни изследователи се опитват да разберат дали увеличаването на способността на тялото ни да превръща бялата мазнина в бежова или кафява мазнина може да улесни отслабването.

Суейн-Ленц казва, че разликите, които са открили между приматите, могат един ден да бъдат използвани за подпомагане на пациенти със затлъстяване, но все още не сме стигнали до този момент.

„Може би бихме могли да открием група гени, които трябва да включим или изключим, но все още сме далеч от това“, каза Суейн-Ленц. „Не мисля, че е толкова просто, колкото превключването. Ако беше, щяхме да открием това отдавна “, обясни той.

Devjanee Swain-Lenz, Alejandro Berrio, Alexias Safi, Gregory E Crawford, Gregory A Wray. Сравнителните анализи на хроматиновия пейзаж в бялата мастна тъкан предполагат, че хората могат да имат по-малък бежов потенциал от другите примати. Биология и еволюция на генома, 2019; DOI: 10.1093/gbe/evz134