Белок, подавляющий инсулин, связан с долголетием и размножением у муравьёв

Белок, подавляющий инсулин, может быть источником молодости для муравьёв и даёт ключи к пониманию старения у других видов. Исследование опубликовано в Science.

У многих животных большое количество потомства связано с более короткой продолжительностью жизни. Этот компромисс между плодовитостью и долголетием, как считается, связан с распределением питательных и метаболических ресурсов.

Инсулин — гормон, который помогает преобразовывать пищу в энергию, — играет ключевую роль в метаболизме, но также и в старении. Повышенная активность инсулинового пути, необходимая для размножения, приводит к сокращению продолжительности жизни у большинства животных.

Муравьи — заметное исключение из этого правила. Их королевы, отвечающие за размножение всей колонии, живут намного дольше рабочих муравьёв, имея при этом тот же геном. У вида Harpegnathos saltator (прыгающие муравьи из Индии, на которых сосредоточилось исследование) королевы живут около пяти лет, а рабочие — всего семь месяцев.

Когда королева умирает, рабочие муравьи-самки дерутся антеннами, чтобы стать новой "псевдокоролевой" (гамергатом). Победители меняют "касту": они начинают вести себя как королевы, откладывать яйца, и их продолжительность жизни резко увеличивается с семи месяцев до четырёх лет. Если их заменяет другая королева, они возвращаются к статусу рабочих, перестают откладывать яйца, и их жизнь снова сокращается.

Используя bulk RNA-секвенирование, исследователи изучили образцы тканей рабочих и псевдокоролев. Они обнаружили, что у муравьёв, переключившихся на роль псевдокоролевы, в мозге вырабатывается больше инсулина для производства яиц. Это приводит к активации одной из двух основных ветвей инсулинового сигнального пути — MAPK, которая контролирует метаболизм и формирование яиц.

Увеличенный инсулин у псевдокоролев стимулирует развитие яичников, которые затем начинают вырабатывать белок, подавляющий инсулин, — Imp-L2. Этот белок блокирует сигнализацию в другой основной ветви инсулинового пути — AKT, которая контролирует старение. Повышенная активность AKT приводит к сокращению жизни.

"Две основные ветви инсулинового сигнального пути, по-видимому, по-разному регулируют плодовитость и продолжительность жизни: усиление сигналинга в одной способствует размножению псевдокоролев, а ослабление сигналинга в другой согласуется с их увеличенным долголетием", — сказал соавтор исследования Дэнни Рейнберг.

Это взаимодействие, развившееся у муравьёв и, возможно, других насекомых, может объяснять необычное долголетие и большое количество потомства у размножающихся муравьёв.

"Наша работа также показывает важность использования подходящих модельных систем. Например, большинство манипуляций с долголетием у животных, таких как мыши или мухи, обычно продлевают их жизнь на 10–20%. Муравьи демонстрируют поразительное 500%-ное увеличение продолжительности жизни, что делает их изучение гораздо более эффективным", — добавил соавтор Клод Десплан.