У круглых червей жиры влияют на фертильность

Ученые из Университета Колорадо в Боулдере подтвердили, насколько мощным может быть влияние некоторых питательных веществ. В исследовании, опубликованном в журнале Cell, постдок Хунъюнь Тан и профессор Мин Хан (кафедра молекулярной, клеточной биологии и биологии развития, Медицинский институт Говарда Хьюза) детально описали, как уровень жиров у крошечного почвенного круглого червя (C. elegans) влияет на то, будет ли он производить яйцеклетки или сперматозоиды.

Хотя явление открыто у червей, исследование может иметь значение для будущих изучений фертильности и репродуктивного развития человека. Связь между диетическими жирами и репродуктивным развитием у млекопитающих, включая людей, известна давно.

«Исследования на людях и крысах показали, что диета с высоким содержанием жиров — основная причина раннего полового созревания у девочек», — сказал Хан, старший автор статьи. — «С эволюционной точки зрения логично, что репродуктивный успех связан с доступностью пищи».

Однако, по словам Хана, ученые удивительно мало понимают, как именно уровень жиров может преобразовываться в фертильность.

C. elegans представлен двумя полами: самцами и гермафродитами. Самцы производят сперму на протяжении всей репродуктивной жизни, а гермафродиты производят сперму лишь короткий период, а затем переключаются на производство яйцеклеток.

В ходе серии тщательных экспериментов Тан выделила одно питательное вещество — жирную кислоту под названием миристиновая кислота, уровень которой черви могут «мониторить» с помощью фермента ацил-КоА синтетаза 4 (ACS-4). Уровень жирных кислот в теле червя — один из показателей общей питательной ценности их пищи.

Тан обнаружила, что уровни определенных жирных кислот, включая миристиновую, могут влиять на переключение с производства спермы на производство яйцеклеток. Когда Тан истощила запасы определенного производного миристиновой кислоты в зародышевых клетках червей-гермафродитов, заблокировав действие ACS-4, черви так и не переключились на производство яйцеклеток.

Обычно определение пола у червя (в данном случае, производство яйцеклеток или спермы) сводится к подсчету хромосом. Клетки гермафродитов имеют две половые хромосомы, а самцы — только одну. Однако Тан обнаружила, что система определения пола червя также может использовать информацию, полученную путем мониторинга уровня жирных кислот.

Прежде чем жирная кислота присоединится к белку, она должна быть временно связана с молекулой под названием КоА. ACS-4 — это фермент, который связывает миристиновую кислоту с КоА.

Тан выяснила, что система определения пола червей может быть переопределена уровнями миристоил-КоА и миристоилированных белков. Она установила, что один из компонентов системы определения пола, белок под названием MAP киназа, оказался связующим звеном между мониторингом жирных кислот и переключением с производства спермы на яйцеклетки.

Это явление «чувствительности к жирным кислотам», по-видимому, не является особенностью гермафродитных видов нематод, таких как C. elegans. Когда Тан частично заблокировала ACS-4 у самок обычного вида нематод с раздельными полами (самцы/самки), многие самки производили сперму вместо яйцеклеток.

Исследователи называют этот вновь открытый ACS-опосредованный механизм «липидным сенсором» и полагают, что он может быть широко распространенной стратегией, с помощью которой животные преобразуют сигналы из окружающей среды в физиологические реакции. Ключевые белки, работающие у нематод, имеют высокосходные аналоги у людей, что позволяет предположить, что у людей могут действовать схожие регуляторные пути.