Søstjerner afslører evolutionær historie om pubertetshormon

Forskning fra akademikere ved Queen Mary University of London School of Biological and Behavioural Sciences, offentliggjort i BMC Biology , har afsløret den evolutionære historie af et hormon, der styrer seksuel modning hos mennesker.

I puberteten gennemgår vores kroppe forandringer, hvorved et barns krop modnes til en voksen krop, der er i stand til seksuel reproduktion. Hos nogle mennesker er begyndelsen af ​​puberteten dog forsinket, og genetisk analyse af denne tilstand har givet indsigt i de hormonelle mekanismer, der styrer seksuel modning. I 2003 blev det således opdaget, at pubertetens begyndelse udløses af frigivelsen af ​​et hormon i hjernen (et neurohormon) kendt som kisspeptin, som derefter udøver sin virkning ved at binde sig til et protein kendt som kisspeptin-receptoren. Men hvornår opstod kisspeptin og dets receptor i livets evolutionære historie på jorden?

For at løse dette spørgsmål blev genomerne fra forskellige typer hvirvelløse dyr analyseret for at søge efter gener, der koder for proteiner relateret til den humane kisspeptin-receptor. Dette afslørede tilstedeværelsen af ​​gener, der koder for kisspeptin-type receptorer i flere forskellige typer af hvirvelløse dyr, herunder bløddyr (f.eks. snegle), annelids (f.eks. regnorme) og pighuder (f.eks. søstjerner). Baseret på dette fund konkluderede forskerne, at kisspeptin og dets receptor må være opstået for mindst en halv milliard år siden i en fælles forfader til Bilateria - dyr, der udviser bilateral symmetri i deres livscyklus, som omfatter de fleste dyr på jorden . Hvad mere er, opdagede forskerne, at i modsætning til mennesker, der kun har ét kisspeptin-receptorgen, har nogle dyr, såsom søstjerner, masser af gener, der koder for kisspeptin-type receptorer, mens andre dyr, såsom insekter, ikke har nogen på grund af gentab i løbet af deres evolutionære historie. .

For yderligere at undersøge den funktionelle betydning af forekomsten af ​​en udvidet familie af gener, der koder for kisspeptin-type receptorer i søstjerner, blev den almindelige europæiske art Asterias rubens udvalgt som en eksperimentel model. Bemærkelsesværdigt har denne art elleve gener, der koder for proteiner relateret til den humane kisspeptin-receptor og fire gener, der koder for nitten kisspeptin-lignende molekyler, der binder til og aktiverer en eller flere af de elleve kisspeptin-type receptorer.

Dr. Nayeli Escudero Castelán, der bidrog til undersøgelsen som en del af hendes ph.d. undersøgelser ved Queen Mary University of London, forklarede, hvordan denne del af undersøgelsen blev udført:

"Gen, der koder for søstjernernes kisspeptin-type receptorer blev klonet, så de kunne udtrykkes i celler, der producerer lys, når et molekyle binder sig til og aktiverer en af ​​receptorerne. På den måde var vi i stand til at opdage de kisspeptin-lignende molekyler, der fungerer som ligander for seks af de elleve kisspeptin-type receptorer i søstjerner."

Den overraskende opdagelse af et så komplekst kemisk signalsystem hos søstjerner har givet ny indsigt i kisspeptins evolutionære historie. Resultaterne indikerer, at den fælles forfader til bilaterale dyr ville have haft mindst to typer kisspeptiner, hvoraf den ene ser ud til at være gået tabt i hvirveldyrsslægten, der inkluderer mennesker.

Desuden har søstjerner og deres slags unikt udviklet kisspeptin-relaterede molekyler kendt som SALMFamider, neurohormoner, der først blev opdaget i søstjerner for over tredive år siden, længe før opdagelsen af ​​kisspeptin som et pubertetshormon hos mennesker.

Maurice Elphick, professor i dyrefysiologi og neurovidenskab og hovedforfatter af undersøgelsen, sagde:"Jeg opdagede SALMFamider i søstjerner, da jeg var ph.d.-studerende ved Royal Holloway University of London og University of Florida i 1980'erne, så det især glædeligt for mig, at vi mange år senere har opdaget de receptorer, som disse molekyler binder til, og deres forhold til pubertetshormonet kisspeptin."

Så hvad er funktionerne af kisspeptin-type molekyler i søstjerner? Igangværende forskning behandler dette spørgsmål for at undersøge, om der er bevis for en evolutionært gammel rolle af kisspeptiner som regulatorer af seksuel reproduktion hos søstjerner. Imidlertid er beviser for roller i andre biologiske processer allerede opnået for SALMFamider, som regulerer søstjernernes usædvanlige ekstraorale fødeadfærd ved at udløse deres mave ud af munden. Således ændrer zoologiske undersøgelser vores perspektiv på kisspeptin som et pubertetshormon hos mennesker, afslører dets komplekse evolutionære historie og giver ny indsigt i dets funktioner og forhold til molekyler opdaget i andre dyr. + Udforsk yderligere

Forskere identificerer gammel oprindelse for nøglehormonsystemet