Одна амінокислота, кит різниці

Одномісна амінокислотна варіація ключового рецептора китів може допомогти пояснити, чому деякі види китоподібних еволюціонували гладкими, мускулистими тілами для полювання на рибу та тюленів, тоді як інші зростають до величезних розмірів, харчуючись фільтрами на великих обсягах планктону. команда знайшла.

Результати планується опублікувати 18 липня у наукових звітах, журналі з відкритим доступом від видавців Nature.

Роботою керував Роджер Коун, дослідник ожиріння в Університеті Мічиганського інституту наук про життя, який провів свою кар'єру, вивчаючи систему меланокортину. Подібно до того, як термостат на стіні визначає, скільки теплової енергії знаходиться в кімнаті, ланцюги меланокортину, що характеризуються лабораторією Конуса, визначають, скільки енергії зберігається у вигляді жиру. Мутації в цій системі є найпоширенішою генетичною причиною ожиріння у людей на ранніх стадіях.

З огляду на важливість системи меланокортину для годівлі та енергетичного балансу у риб та ссавців, Кону та його співробітники вважали, що варіації в генах меланокортину можуть відігравати вирішальну роль в еволюції різних типів поведінки годування та розмірів тіла.

Коли Ліюань Чжао, морський біолог і науковець з Університету Океану в Китаї, приїхала до лабораторії Конус на відвідування, вона вирішила вивчити цю ідею у китів. Вона хотіла знати: чи можуть зміни в системі меланокортину відігравати роль у відмінностях між двома основними підрядів китів - Одонтоцеті, до яких належать дельфіни та косатки, та Містічеті, до яких відносяться горбаті та блакитні кити?

Одонтоцеті харчуються полюванням на здобич, тоді як величезні Мітічеті - це годівниці з фільтром. Найменші Одонтоцеті виростають приблизно до 5 футів в довжину, тоді як Мітічеті, наприклад, синій кит, може перевищувати 100 футів.

Завдяки співпраці з Південно-західним науковим центром рибного господарства Національної адміністрації океанів і атмосфери в Ла-Хойї, штат Каліфорнія, Чжао зміг отримати зразки ДНК китів з існуючого сховища. Потім команда секвенувала рецептор нейропептиду MCR4 з 20 видів китоподібних та виявила одну основну різницю, яка ідеально відповідала обом групам. Одонтоцеті, або зубасті кити, мають амінокислоту аргінін в положенні 156 у генетичному коді, тоді як Містічеті або вусаті кити мають глутамін.

Подальші експерименти показали, що наявність глутаміну в такому положенні значно підвищує чутливість рецептора MCR4 до ліганду, який природним чином його активує.

"Наші дані свідчать про те, що система меланокортину більш регламентована у китів, які полюють, - і навпаки, що гігантські живильники фільтрів можуть отримувати сигнали зниженого насичення від цієї системи. Ця різниця цілком могла б зіграти певну роль у розбіжності цих двох основні типи китоподібних - і може допомогти пояснити відмінності у поведінці годування та дивовижний діапазон розмірів тіла серед китів, який набагато більший, ніж у будь-якого іншого типу ссавців ", - сказав Кону, директор Інституту наук про життя UM, де його знаходиться лабораторія, професор молекулярної та інтегративної фізіології в медичній школі УМ.