Исследователи обнаружили соединение, ускоряющее половое развитие и старение
Исследователи из Института Бойса Томпсона использовали почвенного круглого червя Caenorhabditis elegans, чтобы показать, что ничтожные количества природных соединений могут кардинально влиять на время достижения половой зрелости и продолжительность жизни.
Как описано в августовском выпуске Nature Chemical Biology, учёные из лаборатории профессора Фрэнка Шрёдера (BTI) и лаборатории Ильи Рувинского (Северо-Западный университет) обнаружили, что соединение, выделяемое самцами червей (и в меньшей степени гермафродитами), ускоряет откладку яиц и приближает смерть гермафродитов.
Работа была начата Андреасом Людевигом, который ранее обнаружил, что высокая плотность популяции червей ускоряет развитие и сокращает жизнь гермафродитов. Группы объединились и обнаружили ответственное соединение — N-ацилированный глутамин под названием nacq#1.
Исследователи выяснили, что чрезвычайно низкие концентрации nacq#1, вплоть до 10 пикомоляр, сокращают время, необходимое червям для достижения половой зрелости. В результате более раннего созревания черви откладывали на 30% больше яиц в первый день, что может давать значительное преимущество.
Кроме того, nacq#1 заставлял впавших в спячку C. elegans «просыпаться», что может быть сигналом о достаточности ресурсов для роста и размножения.
Примечательно, что nacq#1 также значительно сокращал продолжительность жизни червей примерно на одну шестую (13,6 против 16,3 дней).
«Результаты предполагают компромисс между вложением животных в репродуктивный успех за счёт долголетия, — сказал Шрёдер. — Этим балансом управляют малые молекулы в ответ на изменения в окружающей среде».
Учёные определили, что C. elegans обнаруживают nacq#1 с помощью своих хемосенсорных органов (аналог носа или вкусовых рецепторов). Затем соединение активирует молекулярный сигнальный путь, который запускает рецепторы гормонов на поверхности ядерных мембран клеток.
«Это конкретное подсемейство рецепторов высоко консервативно в эволюционной истории и включает рецепторы у людей, такие как рецептор витамина D и печёночный X-рецептор, координирующие развитие позвоночных», — пояснил Людевиг.
Структура nacq#1 похожа на множество соединений, существующих у многих животных, включая соединение в человеческом поте.
Поскольку nacq#1 и связанные с ним ядерные рецепторы так похожи у C. elegans и человека, ничтожные количества малых молекул могут аналогично влиять на развитие человека и продолжительность его жизни.
«За последние 150 лет люди вступают в половую зрелость всё раньше и раньше. Никто не знает причину этой тенденции, но она, вероятно, вызвана факторами окружающей среды», — отметил Людевиг.
Следующие шаги исследователей — определить оставшиеся части молекулярного пути, связывающего восприятие nacq#1 и ядерные гормональные рецепторы, выявить гены, которые это восприятие включает и выключает, и изучить роль похожих молекул у других видов.