Een anti-insuline-eiwit gekoppeld aan een lange levensduur en voortplanting bij mieren

Een eiwit dat insuline remt, kan de bron van jeugd voor mieren zijn en aanwijzingen geven over veroudering bij andere soorten, volgens een onderzoek onder leiding van onderzoekers van de New York University.

Geplaatst in WetenschappenDe studie toonde aan dat de koninginnenmier een hoog metabolisme voor reproductie vertoont zonder veroudering door een anti-insuline-eiwit te produceren dat slechts een deel van de insulineroute blokkeert die verantwoordelijk is voor veroudering.

Bij veel dieren wordt het hebben van meer nakomelingen geassocieerd met een kortere levensduur. Men denkt dat deze wisselwerking tussen vruchtbaarheid en levensduur bij dieren het gevolg is van de manier waarop voedsel en metabole hulpbronnen worden toegewezen.

Insuline – een hormoon dat helpt om voedsel om te zetten in energie – speelt een sleutelrol bij de stofwisseling, maar ook bij veroudering. De productie van eieren is energierijk en vereist extra voedsel, wat de insulinespiegels verhoogt, maar een verhoogde activiteit van de insulineroute die nodig is voor reproductie, verkort de levensduur bij de meeste dieren. Daarentegen verlengt dieetbeperking het leven door middel van conservering insuline niveaus laagste; In feite zijn andere onderzoekers aan het verkennen Verbetert vasten de levensduur?.

Mieren vormen een opmerkelijke uitzondering op de wisselwerking tussen voortplanting en levensduur, aangezien hun koninginnen – verantwoordelijk voor de reproductie van de hele kolonie – veel langer leven dan werkende mieren terwijl ze hetzelfde genoom delen. In een soort als de zwarte tuinmier kan de koningin 1 miljoen eieren leggen en 30 jaar leven, terwijl ze steriel is. arbeider Zusters leven maar een jaar. In de Harpegnathos-zoutmier, de soort springende mier die inheems is in India en waar de focus van dit onderzoek op lag, leven koninginnen doorgaans vijf jaar, terwijl werksters slechts zeven maanden leven.

Wanneer de koningin van Harpegnathos sterft in een kolonie, gebeurt er een vreemde gebeurtenis: werkmieren duelleren met elkaar met antennes, in een strijd om de volgende koningin te worden. De duelwinnaars veranderen de ‘klasse’ in de mierengemeenschap en worden pseudosferen, ook wel gamergates genoemd, terwijl ze in het (kleinere) lichaam van de werker blijven. Pseudoqueens verwerven koninginachtig gedrag, inclusief het leggen van eieren, en hun gedrag levensverwachting Aanzienlijke stijging van zeven maanden naar vier jaar. Maar als ze worden vervangen door een andere koningin, keren ze terug naar hun werkpositie, stoppen ze met het leggen van eieren en wordt hun levensduur verkort tot zeven maanden.

“Door een omkeerbaar ‘casting shift’-proces te ondergaan van arbeiders naar pseudo-dieren dat zowel hun levensduur als reproductievermogen aanzienlijk verhoogt, bieden Harpegnathos-mieren een unieke kans om te bestuderen hoe veroudering en reproductie van elkaar scheiden,” zei een van de senior deelnemers aan het onderzoek. De auteur is Claude Deplan, Silver Professor of Biology and Neurosciences aan de New York University.

Met behulp van RNA-sequencing bestudeerden de onderzoekers weefselmonsters van zowel arbeiders als pseudoqueens, waarbij ze zich concentreerden op delen van de mieren die betrokken zijn bij het metabolisme en de voortplanting, waaronder de hersenen, het vetlichaam (insectenlever) en de eierstokken. Ze ontdekten dat de mieren die overstapten van arbeider naar hagedis meer insuline in hun hersenen produceerden om eieren te produceren. Deze verhoogde insuline resulteert in de activering van een van de twee belangrijkste takken van de insulinesignaleringsroute, MAPK, die het metabolisme en de oogenese regelt.

De verhoogde insuline bij pseudoqueens stimuleert de groei van de eierstokken, die dan een insulineremmend eiwit begint te produceren dat Imp-L2 wordt genoemd. Imp-L2 blokkeert signalen in een andere belangrijke tak van de insulinesignaleringsroute, AKT, die veroudering regelt en waarvan de verhoogde activiteit de levensduur verkort.

“Twee grote takken van Insuline De signaalroute lijkt de vruchtbaarheid en levensduur anders te reguleren, met verhoogde signalering in de ene die de reproductie in Pseudomonas-organismen bevordert en afnemende signalering in de andere in overeenstemming met een langere levensduur.”

“Deze interactie, die zijn oorsprong vond bij mieren en mogelijk andere insecten, kan bijdragen aan de ongewone levensduur en de vele nakomelingen om zich voort te planten. mierenzei Hua Yan, mede-eerste auteur van de studie en een voormalig postdoctoraal onderzoeker aan de Grossman School of Medicine van de New York University en nu een assistent-professor biologie aan de Universiteit van Florida.

“Ons werk toont ook het belang aan van het gebruik van geschikte modelsystemen om vragen te stellen over fundamentele biologische vragen. De meeste manipulaties van de levensduur bij dieren zoals muizen of vliegen verlengen bijvoorbeeld hun levensduur met 10 tot 20 procent. Mieren vertonen een opmerkelijke 500 procent. Langere levensduur, wat haar studie robuuster maakt”, aldus Displan.

Andere auteurs van het onderzoek zijn Comzit Opachaloemphan, Francisco Carmona-Aldana, Giacomo Mancini, Jakub Mlejnek, Nicolas Descostes, Bogdan Sieriebriennikov, Alexandra Leibholz, Long Ding, Maria Traficante van New York University en Xiaofan Zhou van Southern University Agricultural China.