研究人员发现,修改在蚁后的胰岛素信号通路可能负责他们的惊人的长寿和生殖能力。研究结果发表在《华尔街日报》科学。
平衡繁殖和长寿
在许多物种在整个动物王国,有一个复制和长寿之间的妥协。较高的繁殖和更多的后代与预期寿命下降——即相关联。,鼓励生育的基因也导致增加营养和代谢需求,寿命为代价的。例如,生物适应像酵母和老鼠活得更久和繁殖当他们的饮食限制。
这一现象被认为是由胰岛素信号的变化,调节葡萄糖代谢的激素。突变在胰岛素/胰岛素样生长因子(IGF)信号通路导致长寿命的物种包括线虫、果蝇和老鼠。提高了能源需求,由于繁殖,需要增加食品消费,从而增加胰岛素水平。
胰岛素信号通路是许多分支——组成的MAPK通路和AKT通路有两个主要的例子。的激活MAPK通路艾滋病产蛋,AKT通路可能导致衰老和寿命缩短,创建一个复制和长寿之间的权衡。
然而,Harpagnathos saltator,也被称为印度跳蚂蚁,是一个有趣的例外。这些蚂蚁生活在殖民地女性生殖,女王,负责所有殖民地的产卵的职责。她通常生活五年了,而她的工人邻居住了七个月。女王死后,工人们试图把“种姓”决斗其他工人和他们的天线直到有一仍,成为“pseudo-queen”——也称为gamergate。Gamergates收购产卵能力以及相当长的寿命。当放置在一个新的殖民地建立了女王,gamergates过渡到“回复突变体”,失去queen-like特点和改变工人的角色。有趣的是,他们的生殖能力的丧失也出现减少寿命,寿命返回到worker-like水平。
了解更多关于种姓切换中繁殖和长寿之间的关系h . saltator,纽约大学的研究人员调查了在此过程中基因表达的变化以及各种细胞信号通路的影响。
Anti-insulin AKT蛋白选择性块信号
研究人员首先测量不同种姓的寿命h . saltator殖民地。常规的工蚁平均寿命为217天,而gamergate寿命是5倍~ 1100天。回复突变体,与此同时,有一个减少寿命是188天,这作者假设是在还原过程中由压力引起的。
接下来,使用RNA序列——技术措施转录组,表明在我们的DNA编码的基因开启或关闭,到什么程度,研究人员调查了各种基因的表达是如何改变工人之间,gamergates和回复突变体。这揭示了这些团体之间的基因表达显著改变,称为(度)的差异表达基因。他们分析了组织来自大脑,卵巢和脂肪体——昆虫和肝脏器官相似。这表明,超过60%的度的脂肪体和卵巢gamergates回到正常水平相似工人后过渡到回复突变体。
转录组是什么?
转录因子是蛋白质,援助的过程(译)基因的DNA复制到信使核糖核酸(mRNA)。转录组是所有这些信使rna转录本的集合。这包括RNA会产生一种蛋白质(即翻译。、编码)和那些不是翻译(非编码)。
胰岛素表达增加gamergates的大脑中,符合需要增加新陈代谢,促进产蛋。然而,研究人员仍然希望去发现如何观察到胰岛素信号增加生殖种姓不导致寿命减少。
研究人员检查了两个细胞信号通路激活胰岛素信号——MAPK和AKT通路。AKT分支forkhead框O (FOXO)转录因子灭活,从而导致寿命减少,而促进细胞增殖和卵子发展MAPK分支。他们发现一种蛋白激酶活性脂肪体的工人,但MAPK只是温和的激活。正如所料,他们观察到激活MAPK在脂肪的尸体gamergates促进产蛋。然而,一种蛋白激酶活性显著低于gamergates的脂肪体和卵巢。
此外,insulin-suppressing蛋白的表达Imp-L2——特别是块AKT活动,而不是MAPK活动——增加的脂肪体和卵巢gamergates。作者提出,AKT通路的抑制Imp-L2 gamergates可能解释这种生殖种姓维护生殖能力,显著增加寿命。
会有类似的效果在脊椎动物吗?
188金宝搏备用说话教授克劳德Desplan、银的生物学和神经科学教授纽约大学和该研究的资深作者之一,有关结果。“胰岛素是众所周知的影响衰老,胰岛素信号通路的一个特定的分支(一种蛋白激酶/ FOXO)已经与衰老。我们的工作表明,蚂蚁可以使用胰岛素产生代谢物(脂质)蛋形成通过激活的其他分支的胰岛素通路(MAPK),而阻止AKT分支。我们已确定这个anti-AKT-insulin分子Imp-L2负责。这可能成为一个强有力的抑制因子老化的同时保护胰岛素功能,”他总结。
Desplan也阐述了项目的未来的计划。他解释说,“我们不了解分泌分子,Imp-L2,只能阻止细胞内胰岛素信号通路的分支之一。”他表示,球队在果蝇转向研究这种机制(黑腹果蝇)尽可能多的在这项研究中使用的工具和技术在使用时更强大比蚂蚁苍蝇。“我们也产生突变在Imp-L2蚂蚁测试它是否阻止了皇后的延长寿命。我们希望扩大这项工作,脊椎动物,Imp-L2的相同器官的作用(IGFBP7)知之甚少,”Desplan总结道。
克劳德Desplan教授说莎拉·惠兰,科普作家技术网络。188金宝搏备用
参考:燕H, Opachaloemphan C, Carmona-Aldana F, et al。胰岛素信号长寿生殖种姓的蚂蚁。科学。2022,377 (6610):1092 - 1099。doi:10.1126 / science.abm8767
