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冬眠熊调节胰岛素的能力缩小到八种蛋白质

给冬眠的熊喂蜂蜜帮助华盛顿州立大学的研究人员找到了熊控制胰岛素的潜在遗传关键,这一进步最终可能导致人类糖尿病的治疗。

每年,熊的体重都会增加很多,然后几个月内几乎没有动静,这种行为会导致人类患上糖尿病,但对于熊来说,它们的身体几乎可以像开关一样打开和关闭胰岛素抵抗。在寻找熊的秘密时,华盛顿州立大学的科学家观察到冬眠期间基因表达的数千种变化,但现在一个研究小组已将其缩小到八种蛋白质。

“似乎有八种蛋白质独立或共同作用,以调节冬眠熊的胰岛素敏感性和抵抗力,”华盛顿州立大学进化遗传学家、iScience上发表的该研究的通讯作者乔安娜·凯利说。“所有这八种蛋白质都具有人类同源物。它们不是熊独有的。人类中存在相同的基因,因此这意味着可能有直接的翻译机会。”

研究小组分析了熊细胞培养物的变化,这些培养物暴露于从华盛顿州立大学熊中心饲养的灰熊提取的血清中。细胞和血清都是在熊的活跃和冬眠季节以及研究人员给熊喂蜂蜜水的中断冬眠期间从熊身上提取的。

在实验室中,研究人员将不同的细胞培养物和血清(例如冬眠季节的细胞培养物和活动季节的血清)结合起来,以分析发生的遗传变化。

在所有的组合中,来自冬眠中期喂养期的血清最有助于识别关键蛋白质。

“通过在冬眠期间喂食两周的熊,它使我们能够控制其他事情,例如白天长度和温度以及食物供应,”凯利说。

熊在冬眠期间通常会起床并移动一点,但它们通常不吃东西、小便或排便。作为另一项研究的一部分,研究人员利用这些醒着的时刻为熊提供了它们最喜欢的食物之一蜂蜜水,该研究发现额外的糖确实会破坏它们的冬眠行为。凯利和她的同事随后使用该研究期间的样本进行基因分析。

当研究人员将中断的冬眠后的血清放入从经常冬眠的熊身上提取的细胞培养物中时,他们发现这些细胞开始表现出与活跃季节细胞相似的基因活性变化。

接下来,该团队计划研究这些蛋白质如何专门用于逆转胰岛素抵抗,这项研究最终可能导致开发预防或治疗人类糖尿病的方法。

该研究的共同第一作者、华盛顿州立大学博士后研究员布莱尔佩里说:“这是朝着更好地了解在基因水平上发生的事情并确定控制熊体内胰岛素抵抗的特定分子方面取得的进展。”

了解遗传学的工具变得越来越复杂,最近Kelley、Perry和他们的同事发表了更新的棕熊基因组组装,其中灰熊是一个亚种。这种更完整、连续的基因组可能有助于更好地了解熊的遗传学,包括它们如何管理冬眠。

“研究我们周围生命的多样性以及所有这些独特而奇怪的适应具有内在价值,”佩里说,他还研究了蛇毒的基因构成。“通过了解这些适应的基因组基础,我们可以更好地了解我们与其他物种共有的东西,以及是什么让我们成为人类的独特之处。”

这项研究的其他研究人员包括共同第一作者MichaelSaxton以及共同作者BrandonEvansHutzenbiler、ShawnTrojahn、AlexiaGee、AnthonyBrown、OmarCornejo、CharlesRobbins和HeikoJansen以及WSU以及MichaelMacCoss、GenniferMerrihew和华盛顿大学的JeaPark。

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