سرنخ های ژنتیکی بدست آمده از حیواناتی که به خواب زمستانی می روند به درک و درمان بهتر چاقی و اختلالات متابولیکی کمک می کند

27 نوامبر 2019- خواب زمستانی یکی از عجیب ترین ویژگی های طبیعت است و باعث تحریک خرس ها و سایر پستانداران برای رسیدن به وزن بالایی می شود که برای انسان ناسالم است؛ اما به آنها برای ماه ها خواب بدون تغذیه کمک می کند و هنگامیکه دوباره بیدار می شوند، مثل همیشه متناسب و سالم هستند. اکنون دانشمندان دانشکده ی بهداشت دانشگاه یوتا می گویند که آنها سرنخ های ژنتیکی جدیدی را در مورد این پدیده کشف کرده اند که می تواند منجر به درک و درمان بهتر چاقی و اختلالات متابولیکی شود که میلیون ها نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار داده است.

پرفسور Christopher Gregg، دانشیار گروه نورولوژی و آناتومی دانشگاه یوتا گفت: حیوانات دارای خواب زمستانی یک توانایی باورنکردنی برای کنترل متابولیسم خود دارند. متابولیسم خطرات زیادی را برای بسیاری از بیماریها از جمله چاقی، دیابت نوع 2 ، سرطان و آلزایمر ایجاد می کند. ما معتقدیم که درک قسمت هایی از ژنوم که به خواب زمستانی مرتبط است، به ما کمک می کند تا خطرات برخی از بیماریهای اصلی را کنترل کنیم. یک موضوع جالب توجه که در مطالعهی جدید ما کشف شد، این بود که قسمت های مهم ژنوم که از ما پنهان شده اند در 98 درصد از ژنوم غیر کدان قرار گرفته اند که ما قبلاً آنرا "junk DNA" می نامیدیم.

این تحقیق در شماره 26 نوامبر 2019 ژورنال   Cell Reportsمنتشر شد.

در تحقیقات قبلی، پرفسور Gregg و Elliot Ferris متخصص بیوانفورماتیک در آزمایشگاه پرفسور Gregg، ژنوم پستانداران را برای شواهد ژنتیکی از "سوئیچ ها" یا عناصر نظارتی ژنتیکی بررسی کردند تا بتوانند دلیلی برای وجود قدرتهای زیستی فوق العاده در برخی از حیوانات که به آنها "ابرقدرتهای بیومدیکال" می گوییم، بیابند: مانند فیل ها که در برابر سرطان مقاوم هستند و دلفین ها که در برابر لخته شدن خون در رگهایشان مقاوم هستند. آنها هزاران عنصر ژنتیکی جدید یافتند که به آشکار ساختن بخش هایی از ژنوم انسان که مرتبط با آن صفات می باشند، کمک می کند.

در این مطالعه ی جدید، Gregg و Ferris قصد داشتند با بررسی ژنوم حیوانات دارای خواب زمستانی به  شناسایی بخش هایی از ژنوم که نقش مهمی در کنترل چاقی دارند، کمک کنند.

محققان بر چهار پستاندار دارای خواب زمستانی که در زیستگاههای متنوعی در سراسر جهان یافت می شوند، تمرکز کردند: سنجاب زمینی پلنگی، خفاش کوچک قهوه ای، لمور موشی خاکستری، و جوجه تیغی ماداگاسکار کوچک. تیم Gregg پس از مقایسه ی ژنوم این حیوانات، نتیجه گیری نمود که در این پستانداران بطور مستقل قطعات کوتاه و غیرکدان DNA، به نام " parallel accelerated regions" تکامل یافته اند. آنها دریافتند که این مناطق، به طور نامتناسبی -از نظر اندازه و تعداد- در نزدیکی ژنهای مرتبط با چاقی در ژنوم انسان نیز دیده می شوند.

برای محکم کردن این ارتباط، محققان ژنهای درگیر در سندرمPrader-Willi (PWS) را بررسی کردند. سندرم PWS، یک اختلال ژنتیکی انسانی است که باعث اشتهای سیری ناپذیر شده و منجر به چاقی مفرط می شود. آنها دریافتند که ژنهای مرتبط با PWS نیز، در مقایسه با ژنهایی که با این سندرم مرتبط نیستند، دارای "parallel accelerated regions" بیشتری هستند.

براساس این یافته ها و یافته های دیگر، Gregg و Ferris به این تئوری رسیدند که در حیوانات دارای خواب زمستانی، روش هایی برای "خاموش کردن" عناصر ژنتیکی خاص که فعالیت ژن های چاقی را کنترل می کنند، در مقایسه با پستاندارانی که خواب زمستانی ندارند، تکامل یافته اند. این عناصر تازه کشف شده می توانند توانایی ما را در درک چگونگی ارزیابی و کنترل خطرات چاقی در انسان بهبود بخشند.

دکتر Ferris گفت: نتایج ما نشان داد که مناطق تسریع شده ی هایبرنیتور[1] در نزدیکی ژن های مرتبط با چاقی که در مطالعه ی صدها هزار فرد چاق کشف شده اند، و همچنین در نزدیکی ژن های مرتبط با یک نوع سندرم چاقی، بیشتر وجود دارند. بنابراین، با جمع آوری داده ها از انسان ها و حیوانات دارای خواب زمستانی، ما می توانیم سوئیچ های نظارتی اصلی در ژنوم را برای کنترل چاقی در پستانداران کشف کنیم.

در کل ، محققان 364 عنصر ژنتیکی بالقوه را شناسایی کرده اند که می توانند در تنظیم خواب زمستانی و چاقی نقش داشته باشند. آنها با استفاده از فناوری تخصصی ویرایش اپی ژنومCRISPR ، که توسط پرفسور Jason Gertz، پژوهشگر موسسه سرطان هانتسمن ابداع شده است، در حال آزمایش این مؤلفه ها در موشهای آزمایشگاهی هستند.

پرفسور Gregg می گوید: از آنجایی که چاقی و متابولیسم، خطر ابتلا به بسیاری از بیماریهای مختلف را سبب می شوند، کشف این بخش های ژنوم یک بینش واقعاً هیجان انگیز ارائه می دهد که پایه ای برای بسیاری از تحقیقات مهم در آینده خواهند بود. ما پروژه های جدیدی را برای بررسی پیری، زوال عقل و سندرم متابولیک در دست اجرا داریم.

منبع:

Cell Reports. doi.org/10.1016/j.celrep.2019.10.102.

https://www.news-medical.net/news/20191127/Hibernators-reveal-genetic-clues-to-better-understand-and-treat-obesity-metabolic-disorders.aspx