Dvale har evnen til at regulere insulin indsnævret til otte proteiner

Fodring af honning til dvalebærende bjørne hjalp forskere fra Washington State University med at finde de potentielle genetiske nøgler til bjørnenes insulinkontrol, et fremskridt, der i sidste ende kan føre til en behandling for human diabetes.

Hvert år tager bjørne enormt meget på i vægt og bevæger sig så næsten ikke i flere måneder, en adfærd, der ville betyde diabetes hos mennesker, men ikke for bjørne, hvis kroppe kan tænde og slukke for insulinresistens næsten som en kontakt. I jagten på bjørnenes hemmelighed observerede forskere ved WSU tusindvis af ændringer i genekspression under dvale, men nu har et forskerhold indsnævret det til otte proteiner.

"Der ser ud til at være otte proteiner, der arbejder enten uafhængigt eller sammen for at modulere den insulinfølsomhed og -resistens, der ses i dvalebærende bjørne," sagde Joanna Kelley, en WSU evolutionær genetiker og tilsvarende forfatter til undersøgelsen offentliggjort i iScience i> . "Alle disse otte proteiner har menneskelige homologer. De er ikke unikke for bjørne. De samme gener findes i mennesker, så det betyder, at der måske er en direkte mulighed for oversættelse."

Forskerholdet analyserede ændringer i bjørnecellekulturer, der blev udsat for blodserum udtaget fra grizzlybjørne i WSU Bear Center. Både cellerne og blodserumet blev taget fra bjørnene under aktive og dvale sæsoner samt fra en afbrudt dvaleperiode, hvor forskere fodrede bjørnene med honningvand.

I laboratoriet kombinerede forskerne forskellige cellekulturer og serum, såsom en cellekultur fra en dvale-sæson med serum fra den aktive sæson, for at analysere de genetiske ændringer, der skete.

Gennem alle kombinationerne var det serumet fra fodringsperioden midt i dvale, der hjalp mest med at identificere nøgleproteinerne.

"Ved at fodre bjørnene kun i to uger under dvale, gav det os mulighed for at kontrollere andre ting som dagslængde og temperatur samt tilgængelighed af mad," sagde Kelley.

Bjørne rejser sig typisk og bevæger sig lidt under dvalen, men de spiser, tisser eller affører normalt ikke afføring. Forskerne brugte disse vågne øjeblikke til at tilbyde bjørnene honningvand, en af ​​deres yndlingsgodbidder, som en del af en anden undersøgelse, som fandt ud af, at det ekstra sukker forstyrrede deres dvaleadfærd. Kelley og hendes kolleger brugte derefter prøverne fra den undersøgelsesperiode til at lave deres genetiske analyse.

Da forskerne lagde serumet fra den forstyrrede dvale på en cellekultur taget fra bjørne, der regelmæssigt gik i dvale, fandt de ud af, at disse celler begyndte at udvise ændringer i genaktivitet svarende til den for celler i den aktive sæson.

Dernæst planlægger holdet at undersøge, hvordan disse proteiner specifikt arbejder for at vende insulinresistens, forskning, der i sidste ende kan føre til udviklingen af ​​måder at forebygge eller behandle human diabetes på.

"Dette er et fremskridt i retning af at få en bedre forståelse af, hvad der sker på det genetiske niveau og identificere specifikke molekyler, der kontrollerer insulinresistens i bjørne," sagde Blair Perry, studiets medførsteforfatter og en WSU post-doc forsker.

Værktøjerne til at forstå genetik bliver mere sofistikerede, og for nylig offentliggjorde Kelley, Perry og deres kolleger en opdateret genomsamling for brune bjørne, hvoraf grizzlybjørne er en underart. Dette mere komplette, sammenhængende genom kan hjælpe med at give endnu bedre indsigt i bjørnens genetik, herunder hvordan de håndterer dvale.

"Der er en iboende værdi i at studere mangfoldigheden af ​​livet omkring os og alle disse unikke og mærkelige tilpasninger, der er opstået," sagde Perry, som også har studeret den genetiske sammensætning af slangegift. "Ved at forstå det genomiske grundlag for disse tilpasninger får vi en bedre forståelse af, hvad vi deler med andre arter, og hvad der gør os unikke som mennesker."

Andre forskere i denne undersøgelse inkluderer den første forfatter Michael Saxton sammen med medforfatterne Brandon Evans Hutzenbiler, Shawn Trojahn, Alexia Gee, Anthony Brown, Omar Cornejo, Charles Robbins og Heiko Jansen alle fra WSU samt Michael MacCoss, Gennifer Merrihew og Jea Park fra University of Washington. + Udforsk yderligere

Bjørne har dvalekraft i blodet, men identiteten af ​​"superhelte"-komponenter er stadig et mysterium