Die Verlangsamung der Stoffwechselrate zu verhindern kann nachteilige Auswirkungen von genetischen Mutationen: die Suche scheint universal zu sein, die auf Hunderten von Mutationen getestet

Nur durch die Verlangsamung Ihren Stoffwechsel, mutierten Fruchtfliegen können von zero to hero.

In eine neue Northwestern-Universitäts-Studie, Forscher verlangsamt mutierten Fruchtfliegen‘ die Stoffwechselrate um 50% und die erwarteten nachteiligen Auswirkungen der vielen Mutationen, die sich nie manifestiert. Nach experimentell testen Fruchtfliegen “ viele verschiedene genetische Mutationen fanden die Forscher das gleiche Ergebnis jedes mal.

„Wenn sich die Fliegen entwickelt, die bei einer normalen rate, Entwicklungsstörungen aufgetreten sind“, sagte der Northwestern Richard Carthew, wer führte die experimentelle Forschung. „Wenn wir verlangsamt die rate, Entwicklungs-Probleme verschwunden. Sie entwickeln sich langsamer und wachsen langsamer, aber ansonsten sind Sie normale Tiere.“

„Diese upends das Paradigma von allem, was wir wissen über die Entwicklung“, fügte der Northwestern ‚ s Luís Amaral, wer führte die computergestützte Forschung. „Wir haben immer gedacht, dass, wenn Sie ‚Pause‘, dass einige Gene, wird es ernst Entwicklungs-Folgen. Es stellt sich heraus, dass ist nicht wahr, für einige Gene-solange man Sie auch verlangsamen den Stoffwechsel des wachsenden Organismus.“

Die Forschung könnte erklären eine Anzahl von Faktoren, wie zum Beispiel, warum factory-gezüchteten Hühner, die gezüchtet werden für hyper-Wachstum mehr Entwicklungsstörungen oder warum kalorische Einschränkung ist verbunden mit Langlebigkeit.

Die Studie, veröffentlicht am 25. Juli in der Zeitschrift Cell. Carthew ist ein professor von molekularen Biowissenschaften im Nordwesten der Weinberg-College von Künsten und Wissenschaften und professor von Biochemie und Molekulargenetik in der Feinberg School of Medicine. Amaral ist die Erastus O. Noch Professor der Chemischen und Biologischen Technik in der Northwestern McCormick School of Engineering.

Vielleicht der Studie am meisten verblüffende Entdeckung, Forscher fanden heraus, dass Fruchtfliegen — mit verlangsamten Stoffwechselrate — Leben konnte, ohne microRNAs, die bisher als unmöglich galt. Sie finden sich in allen Pflanzen-und Tierarten, microRNAs spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation der Genexpression. Um es einfach auszudrücken: microRNAs Steuern die Entwicklung, Physiologie und Verhalten.

„Wir wissen aus 20 Jahren Forschung, microRNAs sind für das Leben wesentlich. Wenn Sie nicht haben, microRNAs, Sie wäre tot. So einfach ist das,“ sagte Carthew. „In unserer Studie, wir verlangsamt den Stoffwechsel von Fruchtfliegen, das waren nicht irgendwelche microRNAs zu löschen. Sie überlebten, wuchsen Sie und wurden Sie zu normalen Erwachsenen.

„Unser Ergebnis zum Schluss, dass diese ganze Familie von gen-Regulatoren ist nicht wichtig“, fügte er hinzu. „Alles, was Sie tun müssen, ist, langsamen Stoffwechsel um etwa 50%.“

Nobelpreisträger Thomas Hunt Morgan wurde erstmals der Zusammenhang zwischen Ernährung und genetischen Mutationen in 1915. Wenn er angehoben mutierten Fruchtfliegen auf begrenzte Mengen von schlechtem Essen, Morgan bemerkt, dass einige Mutationen wurden niemals geäußert.

„Er dachte, es war interessant, aber er hatte keine Erklärung“, sagte Carthew.

Carthew und Amaral glauben jetzt, die Antwort ist feedback-Kontrolle. Häufig in der Biologie, Technik, Wirtschaft und vielen anderen Bereichen, feedback-Steuerung ermöglicht komplexe Systeme anpassen der Leistung um eine gewünschte Reaktion. Nach Abschluss der Hunderte von Experimenten über mehrere Jahre, im Nordwesten der duo ist der Auffassung, dass ein langsamer Stoffwechsel gibt den Tieren “ – Systeme in der Zeit, um Fehler zu korrigieren.

„Wenn man sich all die verschiedenen Proteine und Gene, die die Interaktion innerhalb einer Zelle, die Sie bekommen können überwältigt von all den Komponenten und die Interaktionen zwischen Ihnen,“ Amaral sagten. „Wenn Sie wachsen schnell und etwas schief geht, kann es katastrophale Folgen haben. Sie müssen diese komplexen Netzwerke, weil Sie erhöhen die Redundanz zu verhindern Katastrophe.

„Aber wenn Sie wachsen langsam, müssen Sie möglicherweise nicht ein so Komplexes system“, sagte er. „Sie haben mehr Zeit zur Anpassung an Fehler und reagieren auf Veränderungen.“

In anderen Worten, wenn Sie geben dem system mehr Zeit, es irgendwann zu bekommen, wo es sein muss. Carthew, der auch ein Mitglied der Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center an der Northwestern University, sagte, dieses Ergebnis konnte schließlich angewendet werden, um Krebs.

„Tumoren sehr metabolisch aktiv“, sagte er. „Tumoren einweichen, bis eine enorme Menge an Energie, die ist, warum Krebs-Patienten sind oft erschöpft. Potenziell könnten wir denken über Wege, um das Ziel den Stoffwechsel der Krebs Zellen. Vielleicht verlangsamt Ihre metabolische rate, wir könnten aufhören, die Onkogene Mutationen in tumor-Zellen von mit dem Ausdruck Ihrer Krebs-Phänotyp.“

Die Studie wurde unterstützt von der Chicago Biomedizinische Konsortium, die Malkin-Stiftung, der Rappaport-Stiftung, der National Science Foundation (award Anzahl 1764421), der Simons Foundation (award Anzahl 597491) und die National Institutes of Health (Preis zahlen T32 GM008061, T32 CA080621, P50 GM81891 und R35 GM118144).