Противодиабетическая мутация
Ученые выяснили, почему цивилизация не превратила всех людей в диабетиков
Вареная пища и сладкие напитки пока не превратили все человечество в диабетиков благодаря мутации в гене CLTCL1, позволяющей организму быстро сжигать лишнюю глюкозу в мышцах или запасать ее в жировой ткани. К такому выводу пришли генетики, опубликовавшие статью в журнале eLife (Fumagalli et al., Genetic diversity of CHC22 clathrin impacts its function in glucose metabolism).
«Старая версия этого гена была полезной нашим предкам, так как она помогала поддерживать высокий уровень сахара в крови во время голодания. В то время люди не имели постоянного доступа к углеводам, и эта способность могла помочь развитию большого мозга. Сейчас в этом нет необходимости», – рассказывает Маттео Фумагалли (Matteo Fumagalli) из Имперского колледжа Лондона (в пресс-релизе Gene mutation evolved to cope with modern high-sugar diets – ВМ).
В последние годы ученые находят все больше свидетельств того, что культурная эволюция человека, изобретение новых способов добычи и обработки пищи заметно повлияли на устройство ДНК и распространение определенных черт по популяциям древних людей.
К примеру, у первых фермеров возникла уникальная мутация в гене LCT, позволившая взрослым людям пить молоко – способность, которую практически все млекопитающие утрачивают еще в детстве. Еще раньше люди приобрели новую версию гена AhR, которой не было у неандертальцев, – она помогает легким легче переносить дым от костров.
Что интересно, схожие процессы затронули не только людей, но и прирученных ими животных. Пять лет назад генетики обнаружили, что собаки, в отличие от волков, научились переваривать крахмал и другие углеводы – их было много в пище, которой с ними делились первые хозяева во времена одомашнивания.
Фумагалли и его коллеги, изучавшие историю появления белка CHC22 и связанного с ним гена CLTCL1, обнаружили еще один любопытный пример того, как культурно-технологический прогресс повлиял на биологическую эволюцию человека.
CHC22 и CLTCL1 играют важную, но опосредованную роль в регуляции уровня глюкозы в организме. При избытке инсулина в крови молекулы CHC22 помогают другому ферменту, GLUT4, достичь поверхности клетки и начать захват и транспортировку молекул сахаров. Когда концентрация сахара падает, CHC22 отключается, а мышцы и жировая ткань перестают сжигать глюкозу.
Некоторые животные, в том числе мыши, в процессе эволюции потеряли CHC22, что заставило Фумагалли и его коллег задуматься о том, как грызуны регулируют уровень глюкозы.
В результате ученые проанализировали и сопоставили устройство этой части ДНК у примерно шести десятков позвоночных и беспозвоночных существ. Как оказалось, этот ген довольно часто менялся по мере эволюции.
В некоторых случаях животные его теряли, как это произошло с крысами и мышами или со слепой рыбкой-диабетиком Astyanax mexicanus. В других случаях, к примеру, у певчих птиц-амадин и амазонских рыбок-пецилий, число его копий удваивалось. При этом ген CLTC (другой участок ДНК, связанный с метаболизмом глюкозы) у всех животных почти не отличался по структуре.
Все это указывало, что CLTCL1 не обязателен для выживания, а изменения в его устройстве и числе копий просто отражают, в каких условиях живет то или иное существо. Тогда ученые провели сравнение для двух тысяч современных людей и геномов древних кроманьонцев, неандертальцев и денисовцев.
Как и у животных, у всех современных и древних людей структура CLTC была одинаковой, однако CLTCL1 имел две разные формы. У приматов и древних представителей рода Homo, а также у охотников-собирателей была только одна версия этого гена – M1316, тогда как для современных людей, особенно для цивилизованных народов, была характерна еще одна вариация – V1316.
Обнаружив эти различия, ученые проследили, как появление опечатки в ДНК влияет на метаболизм сахаров. Оказалось, что замена всего одной аминокислоты в CLTCL1 привела к тому, что этот белок стал активнее участвовать в транспортировке глюкозы и слабее реагировать на инсулиновые сигналы.
Как считает Фумагалли, появление этой мутации среди первых фермеров говорит о том, что подобное изменение в работе метаболизма помогло нашим предкам приспособиться к пище с большим количеством легкоусвояемых углеводов. Эта же особенность современных людей объясняет, почему далеко не все они страдают от диабета, несмотря на огромное количество сахара почти во всех продуктах.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru