№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Королевы этих муравьев живут в пять раз дольше обычных рабочих. Теперь известно, почему

Фото: Hua Yan / NYU

Все дело в обработке организмом инсулина.

После смерти королевы индийские прыгающие муравьи (Harpegnathos saltator) сражаются, чтобы заменить ее на «троне». И завоевание короны означает не только откладывание яиц, но и увеличение продолжительности жизни в пять раз по сравнению с рабочими муравьями. Теперь ученые определили, как новые королевы замедляют свое старение.

Секрет кроется в белке под названием Imp-L2, который противодействует некоторым эффектам инсулина в организме замещающей королевы муравьев. В целом, гормон инсулин помогает направлять сахар из кровеносной системы в клетки, где его можно использовать в качестве топлива. Замещающие королевы должны увеличить выработку инсулина, чтобы справиться с невероятным количеством пищи, которую они должны потреблять.

«Если вы хотите производить яйца, вам нужно много инсулина, потому что вы постоянно едите», – Клод Десплан, профессор биологии и неврологии в Нью-Йоркском университете.

Помимо того, что он помогает транспортировать сахар в клетки, инсулин запускает несколько цепных молекулярных реакций, некоторые из которых способствуют процессу старения. В частности, «сигнальный путь Akt», который участвует во многих клеточных функциях, от метаболизма до выживания клеток, может быть активирован инсулином.

Итак, если псевдокоролева начинает вырабатывать огромное количество инсулина, теоретически она должна стареть быстрее, чем средний рабочий муравей, который не вырабатывает столько гормона. Однако в случае с этими муравьями все наоборот. Средняя продолжительность жизни типичного рабочего муравья составляет почти восемь месяцев, в то время как псевдокоролевы могут жить около трех лет и трех месяцев.

Исследователи отмечают, что, если псевдокоролеву поместить в другую колонию с уже установленным правителем, она снова станет обычным работником. Эти бывшие псевдокоролевы называются «ревертантами», и их продолжительность жизни аналогична продолжительности жизни рабочих. Каким-то образом только королевам и псевдокоролевам, несмотря на весь их инсулин, удается выживать годами.

Чтобы решить этот очевидный парадокс, ученые взяли образцы тканей рабочих, ревертантов и псевдокоролев H. saltator, сосредоточив внимание на тканях, участвующих в метаболизме и размножении. К ним относились головной мозг, яичники, жировое тело, орган, похожий на печень человека, и жировая ткань.

Используя технику, называемую объемным секвенированием РНК, команда проанализировала, какие белки строятся в образцах тканей. Молекулярный родственник ДНК, РНК несет в себе генетические инструкции о том, как строить белки, переправляя эти «чертежи» из клеточного командного центра в одну из клеточных площадок, где строятся белки.

Исследовав РНК, команда обнаружила, что, по сравнению с рабочими и ревертантами, псевдокоролевы производят гораздо больше инсулина в мозге и начинают производить больше жира и вителлогенина – предшественника яичного желтка – в жировом теле. Часть этих ресурсов из жирового тела транспортировалась в яичники для поддержки яйцекладки, а часть жира использовалась для выработки уникального феромона, выделяемого только матками и псевдокоролевами.

Поскольку псевдокоролевы вырабатывают больше инсулина, их яичники растут и развиваются, чтобы они могли нести яйца. Инсулин направляет этот процесс созревания яичников через «сигнальный путь MAPK», еще одну цепочку химических реакций, которые могут запускаться инсулином.

В то же время, как обнаружила команда, яичники вырабатывают Imp-L2, который, по существу, блокирует сигнальный путь Akt, который в противном случае мог бы вызвать быстрое старение псевдокоролевы. Imp-L2, выделяемый яичниками, также попадает в жировые отложения и обеспечивает антивозрастной щит этому органу.

«Две основные ветви пути передачи сигналов инсулина – МАРК и Akt –, по-видимому, по-разному регулируют фертильность и продолжительность жизни, при этом повышенная передача сигналов в одной способствует размножению у псевдокоролев, а снижение передачи сигналов в другой соответствует увеличению их продолжительности жизни», – пишут исследователи.

Следующим шагом команды будет понимание того, как Imp-L2 блокирует только путь, связанный со старением, а не путь, связанный с репродукцией. Они планируют изучить действие белка, блокирующего инсулин, на других насекомых, включая плодовых мушек, а затем, в конечном итоге, и на млекопитающих.