A muslica pigmentációja segít megismerni a dopamint szabályozó géneket
Az agyban található dopamin befolyásolja a mozgást, a tanulást, a motivációt és az alvást. Az embereknél a dopaminnal kapcsolatos problémák olyan betegségekhez kapcsolódnak, mint a Parkinson-kór, a depresszió és az alvászavarok. Bár a tudósok sokat tudnak a dopamin agyi működéséről, arról kevesebbet, hogy a szervezet hogyan szabályozza a dopaminszintet. Ennek megértése segíthet a dopamin-zavarokkal járó betegségek kezelésében.
Hogyan segítik a muslicák a dopamin kutatását
Az iScience-ben megjelent új tanulmányban a Baylor College of Medicine és a Texas Children’s Hospital Jan and Dan Duncan Neurological Institute (Duncan NRI) kutatói muslicákkal kísérleteztek, hogy olyan géneket találjanak, amelyek részt vesznek a dopaminszint szabályozásában. A muslica hatékony modell az agy működésének tanulmányozásához, mert nemcsak sok közös génjük van az emberekével, de rövid élettartamuk is ideálissá teszi őket az időtávos kísérletekhez.
„A dopamin a musicáknál az emberekhez hasonlóan az agyi aktivitás szabályozásán túl a melanin (a külső hámrétegük színéért felelős pigment) előállításához is szükséges” – mondta a tanulmány szerzője, Dr. Shinya Yamamoto, a Baylor molekuláris és humángenetikai, valamint idegtudományi tanszékének docense és a Duncan NRI kutatója. „Ez arra utalt, hogy a dopamin változásai a test színének változásaként is megnyilvánulhatnak, ami egy látható nyom, amelyet pusztán az állatok megfigyelésével is követhetünk.”
A génleállítás (gene silencing) új összefüggéseket tár fel
A kutatók RNS-interferenciát (RNSi) – egy olyan technikát, amely leállít bizonyos géneket – alkalmaztak több száz gén szűrésére, hogy megnézzék, melyek változtatják meg a pigmentációt. Ezután ellenőrizték, hogy ezek a gének megváltoztatják-e a dopaminszintet az agyban, és befolyásolják-e az alváshoz hasonló viselkedésformákat.
„Kezdetben több mint 450 gént vizsgáltunk, amelyekről feltételeztük, hogy befolyásolják a muslicák testszínének változását. Géncsendesítő technikánkkal 153 olyan gént azonosítottunk, amelyek következetesen megváltoztatták a pigmentációt” – mondta Yamamoto. „Érdekes módon ezeknek a géneknek 85%-a az emberekben is jelen van, és több mint a fele kapcsolódik olyan idegrendszeri rendellenességekhez, mint az autizmus, az epilepszia és az értelmi fogyatékosság.”
Ezután a csapat azt vizsgálta, hogy ezek a pigmentációs gének befolyásolják-e a viselkedést. Megmérték a mozgási és az alvási mintákat olyan muslicáknál, amelyeknél ezeket a pigmentációs géneket elnémították a dopamint termelő idegsejtekben. Az eredeti 153 gén közül 50 kapcsolódott szokatlan mozgáshoz vagy alváshoz, ami arra utal, hogy szerepet játszanak az agy működésében.
A mask és clu génekre összpontosítva
A kutatók 35 olyan, emberekben is jelen lévő génre összpontosítottak, amelyek erősen befolyásolták a muslicák pigmentációját és viselkedését. Tizenegy gén jelentősen megváltoztatta a dopaminszintet, többnyire csökkentve azt. Azonban nem volt egyértelmű kapcsolat a legyek külső hámjának színe és a dopamin szintje között, ami arra utal, hogy a pigmentáció nem szükségszerűen jelzi a dopaminszintet.
„Ezután két génre, a mask és a clu génekre szűkítettük a kutatásunkat. Mindkét gén leállítása csökkentette az agy dopaminszintjét.” – mondta Yamamoto. „További kísérletek pedig kimutatták, hogy a mask gén a dopamin-szintézis kulcsfontosságú enzime, a tirozin-hidroxiláz expressziójának csökkentése általl csökkenti a dopaminszintet. A clu gén szintén csökkentette a dopamin szintjét, de egy másik mechanizmuson keresztül.”
A mask gén elnémítása megváltoztatta a muslicák alvási szokásait. Normális esetben már előre érzékelik a fény közeledését, és hajnal előtt aktívvá válnak. A mask gén hiányában elvesztették ezt a képességüket, és többet aludtak ebben az időszakban. Amikor a muslicáknak L-DOPA-t (az egyik olyan anyag, amiből majd dopamin lesz) adagoltak, ez a hatás visszafordult, megerősítve, hogy az alvási változások valóban a dopaminszint csökkenésének voltak köszönhetők. A mask gén elnémítása a koffein ébrenlétet elősegítő hatását is tompította, amely szintén a dopamintól függ.
Ezzel szemben a clu gén elnémítása növelte az alvásidőt, de nem befolyásolta a fény előrejelző képességet, és hatását az L-DOPA sem tudta visszafordítani. Ez arra utal, hogy a clu közvetetten befolyásolja a dopamint.
Következmények az emberi egészségre nézve
A hámréteg pigmentációját befolyásoló gének tanulmányozásával a kutatók azonosítani tudtak két új gént, a maszkot és a clu-t, amelyek részt vesznek az agy dopaminszintjének szabályozásában. A felfedezés új lehetőségeket kínál az embereknél a neurológiai és neuropszichiátriai rendellenességekkel, többek között függőséggel, depresszióval, alvászavarokkal és skizofréniával összefüggésbe hozható dopaminszint-zavar megszüntetésére.