ScienceDaily (ngày 27 tháng chín năm 2012) – Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra trong ruồi giấm một hormone chuyển hóa quan trọng, là đặc trưng của động vật có xương sống. Các hormon, leptin, là một chất cảm biến dinh dưỡng, điều hòa tiêu thụ năng lượng vào và ra và cuối cùng là kiểm soát sự thèm ăn. Như vậy, điều này thật sự đáng quan tâm đối với các nhà nghiên cứu về việc điều tra bệnh béo phì và tiểu đường ở cấp độ phân tử. Nhưng cho đến nay, các loài động vật có vú phức tạp như chuột là mô hình duy nhất để nghiên cứu các cơ chế của các hormone quan trọng này. Những phát hiện mới cho thấy rằng ruồi giấm có thể cung cấp những hiểu biết đáng kể vào nền tảng phân tử của sự cảm biến với chất béo.
“Leptin rất phức tạp “, ông Akhila Rajan, tác giả đầu tiên cảu bài báo và một nhà nghiên cứu bậc sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Norbert Perrimon, James Stillman, Giáo sư Sinh học phát triển tại Harvard Medical School. “Những loại hormone này có được chức năng nhiều hơn và phức tạp hơn khi chúng phát triển. Ở đây, trong ruồi giấm, chúng ta thấy leptin hầu như ở dạng nguyên thuỷ.”
Để cho một sinh vật hoạt động bình thường trong điều kiện khác nhau, hệ thống cơ quan của nó phải học cách duy trì một trạng thái ổn định, hoặc “nội cân bằng”. Điều phối lượng thức ăn và dự trữ dinh dưỡng với các yêu cầu năng lượng là một cơ chế cân bằng nội môi chính gọi nội cân bằng năng lượng. Leptin điều hòa nội cân bằng năng lượng bằng cách liên kết sự dự trữ chất béo của cơ thể với lượng calo thu vào. Đây là hormone mà nói với não, “Bạn đã có đủ.”
Các nhà nghiên cứu biết rằng các phân tử tiết ra bởi các mô mỡ của ruồi giấm giao tiếp tình trạng như vậy trong suốt toàn bộ cơ thể của ruồi. Tuy nhiên, họ đã không được biết danh tính của những phân tử này, hoặc bản chất của các tín hiệu truyền tải. Rajan đưa ra giả thuyết rằng phân tử truyền tín hiệu này có khả năng tương tự như hormone leptin ở người, bởi ruồi và các loài động vật có vú tương tự nhau về con đường cảm nhận chất dinh dưỡng.
Các nhà nghiên cứu đã dự đoán rằng ba phân tử ở ruồi có thể có cấu trúc tương tự leptin. Khi Rajan loại (knock-out) một trong số chúng, một loại protein được gọi là Upd2, ruồi biểu hiện, ở mức trao đổi chất, như thể chúng đang đói – mặc dù chúng tiêu thụ hàm lượng calo bình thường.
“Bởi vì leptin là một chất cảm biến dinh dưỡng, điều này làm cho ý nghĩa”, ông Rajan. “Nếu bạn loại (knock out) các phân tử cảm nhận chất dinh dưỡng, cơ thể nghĩ rằng không có chất dinh dưỡng. Chặn phân tử này có thể bắt chước kiểu hình đói bụng.”
Kiểm tra sau đó cho thấy rằng khi ruồi thực sự đói, mức độ Upd2 đi xuống, và khi chúng nhận được đầy đủ dinh dưỡng, mức độ Upd2 tăng lên. Điều này cung cấp thêm bằng chứng rằng, giống như leptin, Upd2 là một cảm biến chất dinh dưỡng.
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu thấy rằng Upd2 sử dụng một mạch thần kinh tương tự như leptin để lưu thông dinh dưỡng giữa não và các mô mỡ. Khi Upd2 đến não, chúng điều hòa bài tiết insulin, và “nói” với con ruồi để dự trữ dinh dưỡng và sử dụng năng lượng trong tăng trưởng.
Cuối cùng, Rajan và các đồng nghiệp thiết kế một con ruồi thiếu Upd2 hoàn toàn và chèn vào gen leptin của người ở chỗ của nó. Ruồi có thể kết hợp đầy đủ phân tử động vật có vú này, và tất cả các chức năng cảm ứng dinh dưỡng bình thường trở lại.
“Ý nghĩa quan trọng ở đây là bây giờ chúng ta có thể tận dụng đầy đủ các bộ công cụ tinh vi di truyền có sẵn trong di truyền học của ruồi để giải quyết những câu hỏi sâu sắc phức tạp liên quan đến sinh học leptin” Perrimon nói. “Đây là tin tức tốt lành cho các nhà khoa học nghiên cứu bệnh béo phì ở cấp độ phân tử.”
Thật thú vị, chuỗi axit amin của leptin có thể tách ra từ Upd2. Tuy nhiên, các protein được sản xuất bởi mỗi gen có nhiều điểm tương đồng về cấu trúc. “Có rất ít ví dụ về điều này trong các tài liệu,” Perrimon.
“Bây giờ chúng ta đã xác định được Upd2 như là chất cảm biến dinh dưỡng của ruồi và đã bắt đầu làm việc trên các mạch não, bước tiếp theo là để đi sâu vào cơ chế”, Rajan nói thêm.
Mỹ Hậu (Nghiên cứu viên PTN Tế bào gốc)
halam132676@gmail.com
