Scoprire i geni che dirigono i ritmi dei pasti

riepilogo: I ricercatori hanno utilizzato i moscerini della frutta per scoprire il segreto dei modelli alimentari quotidiani degli animali. Hanno scoperto che il gene Quasimodo (qsm) allinea l’alimentazione con la luce e l’oscurità, mentre geni come l’orologio (clk) e il ciclo (cyc) regolano i cicli di alimentazione e digiuno. È interessante notare che sono i neuroni, non il tessuto metabolico, a garantire che questi cicli siano coerenti con i ritmi circadiani.

Questi risultati aprono la strada a conoscenze più approfondite sul comportamento animale e su potenziali trattamenti per i disturbi alimentari.

Aspetti principali:

1. Il gene Quasimodo (qsm) nei moscerini della frutta aiuta ad allineare l’alimentazione con i cicli di luce e buio.
2. Nell’oscurità costante, l’orologio genetico (clk) e il ciclo (cyc) determinano i ritmi di alimentazione/digiuno.
3. I geni dell’orologio molecolare nei neuroni, non nei tessuti metabolici, sincronizzano questi ritmi con i cicli circadiani.

fonte: Università Metropolitana di Tokio

I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno utilizzato i moscerini della frutta per studiare come regolano i modelli alimentari quotidiani.

Hanno scoperto che il gene quasimodo (qsm) aiutava a sincronizzare l’alimentazione con i cicli luce/buio, ma non nell’oscurità costante: invece, i geni dell’orologio (clk) e del ciclo (cyc) mantiene i cicli di alimentazione/digiuno, mentre altri “orologi” nei neuroni aiutano a sincronizzarli con i giorni. Decifrare il meccanismo molecolare alla base dei cicli di alimentazione ci aiuta a comprendere il comportamento degli animali, compreso il nostro.

Molti membri del regno animale mangiano più o meno alla stessa ora ogni giorno. Ciò nasce dalla necessità di adattarsi ad alcuni aspetti dell’ambiente, tra cui la quantità di luce presente, la temperatura, la disponibilità di cibo e la possibilità di predatori, tutti elementi vitali per la sopravvivenza. È anche importante per una digestione e un metabolismo efficienti e quindi per il nostro benessere generale.

Ma come fa una gamma così ampia di organismi a sapere quando mangiare? Un fattore importante è il ritmo circadiano, un ciclo fisiologico quasi quotidiano condiviso da organismi diversi come animali, piante, batteri e alghe. Funziona come un “orologio principale” che regola il comportamento ritmico.

Ma gli animali sono pieni di altri meccanismi di temporizzazione, noti come “orologi periferici”, ciascuno con i propri percorsi biochimici diversi. Può essere ripristinato da fattori esterni, come la nutrizione. Ma il modo esatto in cui questi orologi governano il comportamento alimentare degli animali non è ancora chiaro.

Ora un team guidato dal professore associato Kanae Ando della Tokyo Metropolitan University ha affrontato questo problema utilizzando i moscerini della frutta, un organismo modello che riflette molti tratti di animali più complessi, compresi gli esseri umani. Hanno utilizzato un metodo noto come test CAFE, in cui le mosche vengono alimentate attraverso minuscoli capillari per misurare quanto mangiano le singole mosche in momenti diversi.

In primo luogo, hanno osservato come le mosche sincronizzano le loro abitudini alimentari con la luce. Studiando le mosche che si alimentano secondo un ciclo luce/buio, lavori precedenti avevano già dimostrato che le mosche si nutrivano di più durante il giorno anche quando venivano introdotte mutazioni nei geni fondamentali dell’orologio circadiano periodo (per) e senza tempo (tim). Invece, il team ha esaminato quasimodo (qsm), un gene che codifica per una proteina sensibile alla luce che controlla l’attivazione dei neuroni dell’orologio.

Abbattendo il sistema Qsm, hanno scoperto che il modello di alimentazione diurna delle mosche era significativamente influenzato. Per la prima volta sappiamo che la sincronizzazione dell’alimentazione con un ritmo mediato dalla luce è influenzata dal QSM.

Questo non era il caso delle mosche che si nutrono nell’oscurità costante. Le mosche con mutazioni nei geni circadiani essenziali hanno subito una grave interruzione dei loro modelli di alimentazione circadiani.

Dei quattro geni coinvolti, periodo (per), senza tempo (tim), ciclo (cyc) e orologio (clk), la perdita di cyc e clk era molto più grave. In effetti, si è scoperto che clk/cyc era essenziale per stabilire modelli di alimentazione bimodali, cioè periodi di consumo e digiuno, soprattutto quelli nei tessuti metabolici.

Ma come fanno questi cicli a coincidere con i giorni? Invece dei tessuti metabolici, il ruolo dominante è stato svolto dai geni dell’orologio molecolare nei neuroni.

I risultati del team ci danno un primo sguardo su come i diversi orologi in diverse parti dell’organismo regolano i cicli di alimentazione/digiuno, nonché su come corrispondono ai ritmi diurni.

La comprensione dei meccanismi alla base delle abitudini alimentari promette nuove conoscenze sul comportamento animale, nonché nuovi trattamenti per i disturbi alimentari.

Finanziamento: Questo lavoro è stato sostenuto dal Farber Neuroscience Institute, dalla Thomas Jefferson University e dal National Institutes of Health [R01AG032279-A1]e una sovvenzione della Fondazione Takeda e il Fondo di ricerca strategica TMU.

Informazioni sulle novità della ricerca genetica

autore: Vai Totsukawa
fonte: Università Metropolitana di Tokio
comunicazione: Vai a Totsukawa – Università metropolitana di Tokyo
immagine: Immagine accreditata a Neuroscience News

Ricerca originale: Accesso libero.
“Anatomia di un modello di alimentazione circadiano: l’orologio/ciclo periferico genera cicli di alimentazione/digiuno e gli orologi neuromolecolari li sincronizzano“Di Kanae Ando et al. iScienza

un sommario

Anatomia di un modello di alimentazione circadiano: l’orologio/ciclo periferico genera cicli di alimentazione/digiuno e gli orologi neuromolecolari li sincronizzano

Il ritmo di 24 ore del comportamento alimentare, o gli episodi sincronizzati di alimentazione/digiuno durante il giorno, sono fondamentali per la sopravvivenza. Gli orologi interni e l’input luminoso regolano i comportamenti circadiani, ma il modo in cui vengono generati i ritmi di alimentazione non è del tutto chiaro. Qui miriamo ad analizzare i percorsi molecolari che generano modelli di alimentazione quotidiana.

Misurando la quantità quasi giornaliera di cibo consumato dalle singole mosche, abbiamo dimostrato che la generazione di ritmi di alimentazione in condizioni di luce:buio richiede com.quasimodo (qsm) ma non orologi molecolari.

In condizioni di oscurità costante, i modelli di alimentazione circadiani sono costituiti da due componenti: l’orologio (CLK) nei tessuti digestivi/metabolici che genera cicli di alimentazione/digiuno e l’orologio molecolare nei neuroni che lo sincronizzano con la luce del giorno soggettiva.

Sebbene la CLK faccia parte dell’orologio molecolare, la generazione di cicli di alimentazione/digiuno da parte della CLK nei tessuti metabolici era indipendente dal meccanismo dell’orologio molecolare.

I nostri risultati hanno rivelato nuove funzioni per qsm e CLK nei ritmi di alimentazione Mosca della frutta.