Человек-муха против супермышонка

Опубликовано: 21.04.2020

Немецкие ученые сделали новое открытие. Они нашли «ген-переключатель», отвечающий за появление особых летательных мышц у мух и действующий аналогично ингибитору, который вызывает нарастание мышечной массы, недавно обнаруженное у мышей. Это исследование не поможет человеку взмыть в небо, зато позволит разработать лекарства для людей с сердечными заболеваниями.

«Этот ген-переключатель формирует особый тип мускул, которые не только невероятно сильные, но еще и могут очень быстро двигаться. Без него у мухи образуются обычные мышцы, как на лапках», — пояснил Фрэнк Шноррер из Института Макса Планка в Мюнхене, который проводил эксперименты на мухах.

Сильные мускулы нужны насекомому для того, чтобы быстро двигать крыльями, иначе оно просто не сможет подняться с поверхности. Например, обыкновенная плодовая мушка машет крыльями с частотой 200 Гц, то есть ей приходится сокращать и расслаблять мышцы 200 раз в секунду. По сравнению с ней самый быстрый спринтер покажется просто улиткой, ведь он двигает ногами всего два — три раза в секунду.

Секрет такой поразительной скорости в том, что летательные мускулы регулируются принципиально иначе, чем все остальные. Сокращаться их заставляет не только нервный импульс, но и взаимное натяжение. Поясним, одна мышца опускает крыло вниз, подчиняясь команде мозга, передающейся по нервам. В этот момент мышца, отвечающая за поднятие крыла, растягивается и, словно пружина, возвращает его на место. Так запускается «мотор» мухи.

Эксперименты показали, какую роль ген-переключатель играет в формировании такого типа мышц. Он заставляет миофибриллы – тончайшие волоконца мускул — строиться особым образом. Когда из организма мухи ученые искусственно изымали этот ген, летать она не могла, потому что того самого растяжения, о котором говорилось выше, не получалось и механизм не запускался. И наоборот, исследователи смогли вырастить на лапках насекомого летательные мышцы, просто вводя ген-регулятор.

Это открытие может поработать и на пользу человеку. Дело в том, что в желудочках сердца происходят похожие процессы. Еще не установлена роль этого гена-регулятора в формировании мышечной ткани и контроле над работой сердца, но их связь очевидна. Следовательно, подробное изучение этого биологического соединения может помочь в борьбе с пороками сердца.

В то время как немецкие исследователи изучали суперсильные мышцы мух, швейцарские ученые вырастили мышь с невероятными способностями. Сила ее мускул в два раза превосходит нормальные показатели, а бегать она может быстрее, дольше и на более длительные дистанции, чем обыкновенная. Кроме того, этот грызун лучше переносит холод.

Генетики из Федеральной политехнической школы в Лозанне обнаружили, что ингибитор NCoR1 отвечает за крепость мускул. Это особое вещество, которое замедляет биологические процессы в нашем теле и может подавлять активность отдельных ферментов — в данном случае тех, что регулируют химические реакции, приводящие к потере мышечной массы.

После модификации ингибитора NCoR1 фермент практически перестал выделяться, и мышцы начинали расти быстрее. Когда же ученые под микроскопом взглянули на результат своей работы, то были крайне удивлены. Мышечная ткань была плотнее обычной и содержала большее количество митохондрий — энергетических станций, которые снабжают клетки силой и обеспечивают их работу, что и позволяет организму двигаться.

Если с помощью генетических модификаций удастся добиться того же результата у людей, можно будет вылечить мышечную атрофию. С возрастом мышечные волокна постепенно истончаются и уменьшаются в объеме. В особенно тяжелых случаях они могут практически исчезнуть.