Международная команда ученых удалила у мышей ген, отвечающий за выработку аминокислоты цистеина, и посадила их на специальную диету. Это позволило снизить вес животных на 30% всего за одну неделю: недостаток цистеина нарушил выработку энергии клеток, а стрессовые сигнальные системы усилили выработку гормона, снижающего аппетит. Новые данные позволят разработать более эффективные препараты для борьбы с ожирением. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Клетки обеспечивают себе постоянный приток энергии за счет переработки углеводов и жиров в молекулы АТФ. Этот процесс возможен благодаря ферментам и коферментам, помогающим запустить химические реакции в клетке. Одно из таких соединений — кофермент А (CoA). Он участвует в более чем 100 промежуточных метаболических реакциях и связан с 4% всех ферментов в организме, однако до сих пор исследователи не могли детально изучить его функцию: мыши с нарушенным синтезом CoA умирали в течение трех недель.
Международная команда ученых решила провести эксперимент и проследить за ролью кофермента в организме. Для этого они генетически модифицировали взрослых мышей так, чтобы их организмы не могли вырабатывать аминокислоту цистеин, с помощью которой появляется CoA. Затем исследователи перевели животных на специальную диету, полностью лишенную цистеина.
Через неделю такого питания мыши потеряли в среднем 30% веса. Ученые объяснили это тем, что из-за дефицита аминокислоты клетки теряли способность вырабатывать кофермент А. Без него нарушился механизм преобразования углеводов и жиров в энергию — в частности, окислительное фосфорилирование, ключевой способ выработки АТФ. В результате углеводы, вместо того чтобы сгорать, выводились из организма, а в качестве топлива организм начал использовать жир.
При этом клетки запускали стрессовые сигнальные системы — комплексную реакцию на стресс (ISR) и реакцию на окислительный стресс (OSR). Обе системы усиливали выработку гормона GDF15, снижающего аппетит, и разрушали ацетил-CoA-карбоксилазу — фермент, синтезирующий жиры. Все это привело к быстрой потере массы.
Так ученые выяснили, что удаление цистеина из организма гораздо эффективнее снижает вес, чем дефицит других аминокислот. Новое исследование также объясняет, почему растительные диеты способствуют снижению веса — фрукты, овощи и бобовые содержат намного меньше цистеина, чем мясо.
«Учитывая, что достижение максимальной потери веса при недостатке цистеина у мышей зависело как от диеты, так и от удаления гена, теперь мы можем генетически восстановить выработку цистеина в определенных клетках или тканях и определить роль каждого из них в наблюдаемой нами резкой потере веса. Мы надеемся в будущем частично изменить этот процесс, чтобы вызвать аналогичную потерю веса у людей, но без полного удаления цистеина», — рассказал Дэн Л. Литтман, соавтор исследования из Нью-Йоркского университета, США.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
