Генетики вывели самую выносливую мышь

Генетики создали "супермышь": она чаще занимается сексом, ест и не толстеет

03.11.2007

Ученые всего мира потрясены успехами генетически модифицированной "супермыши", которую американские биологи сумели наделить необыкновенной физической силой и выносливостью. Она способна много часов бежать, не уставая. Живет она дольше, сексом занимается чаще, а ест больше, но не толстеет, рассказывает TheIndependent.

Достижения грызуна относительно других мышей сравнимы с результатами лучших спортсменов планеты. Теперь можно ожидать, что когда-нибудь открытие ученых из США будет использовано для радикального усовершенствования физических возможностей человека.

Супермыши созданы в результате стандартной процедуры по модификации одного-единственного гена, регулирующего обмен веществ. Этот ген у мышей - общий с людьми.

Исследователи подчеркнули, что целью эксперимента не является подготовка к усовершенствованию человеческих генов. Однако они признали, что результаты могут пригодиться для разработки новых лекарств, которыми, в частности, смогут злоупотреблять спортсмены.

Внесение изменений в ген, ответственный за работу организма с глюкозой, по-видимому, стимулирует эффективное использование жировых запасов для производства энергии.

Однако у перечисленных успехов есть и оборотная сторона. Во-первых, супермыши весят меньше своих нормальных сородичей. Во-вторых, они крайне агрессивны. "В чем причина, мы пока по-настоящему не разобрались", - говорит профессор Ричард Хенсон.

Профессор рассказал, что первая супермышь была создана около четырех лет тому назад. Для этого эмбриону была сделана инъекция высокоактивной формы гена, который отвечает за энзим под названием "фосфоенолпируват-карбоксикиназа". Результаты экспериментов впервые опубликованы сегодня в издании JournalofBiologicalChemistry.

"У нас, людей, есть точно такой же ген, - рассказал ученый. - Но над людьми так экспериментировать не станешь. Это абсолютно неэтично. Мы не считаем, что эта модель, разработанная на мышах, является адекватной моделью для генной терапии человека".

Однако фармацевтические компании, возможно, смогут на базе полученных результатов разрабатывать новые препараты, улучшающие работу мышц, что будет полезно людям с определенными заболеваниями. Профессор Хенсон признал, что существует вероятность злоупотребления такими препаратами среди спортсменов.

"Задача нашего эксперимента состояла в том, чтобы изучить обмен веществ и производство энергии у мышей, - пояснил профессор Хенсон, - а также установить, какую роль может сыграть одиночный, важный для обмена веществ энзим, если ввести его в ткани, где он обычно не находится в высокой концентрации".

По словам Хенсона, изменения в физических возможностях и поведении модифицированных мышей стали для ученых полной неожиданностью. Обычно генетикам приходится делать анализы крови, чтобы установить, возымела ли модификация какие-либо последствия, но эти мыши заметно отличались от обычных еще в раннем возрасте.

"Мы могли опознавать их, когда им было по несколько недель отроду, - сказал профессор. - Они скакали по клетке, точно жареный попкорн. Мы подсчитали, что они ведут себя в 10 раз активнее, чем обычные".

Генетики вывели самую выносливую мышь

membrana, 2007

Генетикам удалось вывести «супермышь». Она не знает усталости, живёт дольше обычных грызунов и способна размножаться в таком возрасте, до которого обычные мыши и не доживают. Секрет успеха — особый тип энергетического питания мышц. Расплачиваться за сверхспособности пришлось агрессивным характером.

Сколько вы можете пробежать без остановки? Наверное, самые изнурительные олимпийские виды — это марафон и лыжные гонки на 50 км, на которые рекордсмены тратят около двух часов.

Однако такие забеги не проходят для организма даром. В результате повышения нагрузки и недостатка кислорода наши мышечные клетки переключаются с окислительного на бескислородный способ получения энергии из углеводов, и в мышцах образуется большое количество молочной кислоты. И если хорошо не размять их после бега, то на следующее утро вам гарантированы очень неприятные ощущения — та самая «ломка», которая хорошо знакома всем начинающим спортсменам.

«Могучая» мышь, созданная исследователями из Университета Кейс-Вестерн-Резерв в Огайо, может за 6 часов пробежать без остановки 5–6 километров со средней скоростью 20 метров в минуту.

Её мышцы способны потреблять в несколько раз больше жирных кислот и при этом выделять мало молочной кислоты. Генетически модифицированные мыши едят на 60% больше своих собратьев, но при этом остаются спортивнее и стройнее, а главное, живут и размножаются дольше.

По словам Ричарда Хансона, профессора биохимии и соавтора работы, женские особи новой линии PEPCK-Cmus дают потомство даже в возрасте 2,5 года (обычные мыши прекращают размножение в однолетнем возрасте). Как выяснили учёные, за всё это ответственнаоверэкспрессия гена фермента фосфоенолпируваткарбоксиназы (PEPCK-C).

Линия супермышей была создана ПарвиномХакими, сотрудником лаборатории Хансона, в результате длительных исследований, целью которых было выяснить метаболизм и физиологические функции PEPCK-C в жировой и скелетно-мышечной ткани. Работа под названием «Оверэкспрессияцитозольной формы фосфоенолпируваткарбоксиназы в скелетных мышцах мышей перестраивает общий метаболизм» опубликована в реферируемом журнале JournalofBiologicalChemistry.

Трансгенные мыши, число которых сейчас уже насчитывает 500, были выведены из шести линий. Для этого ученые создали химерный ген — связали кодирующую фермент PEPCK-C ДНК с промотером белка актина. Затем они вставили эту ДНК в клетки мышей-«прародителей». В результате запуск синтеза актина — одного из основных мышечных белков — приводил к повышенной экспрессии PEPCK-C именно в клетках скелетных мышц.

Естественно, различные линии грызунов давали разный выход PEPCK-C, но в самой активной он составил 9 условных единиц на грамм вещества мышечной ткани — это в сотню раз больше, чем у контрольной группы!

Обычно при выведении новой линии лабораторных мышей необходим не только тщательный анатомический, биохимический, но еще и генетический анализ, подтверждающий наличие и закрепленность изменений. Но в этом эксперименте всё оказалось намного проще. Уже с самого начала поведение мышей кардинально отличалось от обычного: они действительно непрерывно бегали по своим клеткам. Исследователи говорят, что достаточно было просто наблюдать за ними и отбирать самых активных.

Ключевые показатели мышечной нагрузки — поглощение кислорода, выделение углекислого газа и концентрация молочной кислоты в крови. Чтобы выяснить, как они меняются при увеличении нагрузки, мышек заставили бегать по беговой дорожке, стоящей под углом 25 градусов к горизонту. Каждую минуту скорость повышали на 2 метра в минуту, пока мыши не останавливались. Мыши PEPCK-Cmus держались в среднем 31,9 минут, разогнавшись до одного метра в секунду. Грызуны контрольной группы выдержали лишь 19 минут «аттракциона».

Как показали анализы, ключевым отличием «супермышей» оказалось именно поведение уровня молочной кислоты. Если в контрольной группе он повышался по мере усиления нагрузки, то у мышей PEPCK-Cmus оставался практически без изменений. Наверное, счастливые грызуны не испытывают «ломки», перезанимавшись в тренажёрном зале.

Американские учёные выяснили и причину этих отличий. Оказывается, в качестве источника энергии мыши PEPCK-Cmus используют жирные кислоты — так называемые триглицериды, в то время как мышцы грызунов контрольной группы при увеличении нагрузки переключались на более энергоемкий гликоген, запасенный в печени и мышцах. При этом у этих мышей увеличено содержание митохондрий и триглицеридов в мышечных клетках, что также связано с увеличением продолжительности жизни и уровнем метаболизма.

Кстати говоря, подобное поведение показывает и, наверное, самая важная мышца человеческого тела — миокард.

Хотя миокард, как и скелетные мышцы, образован поперечно-полосатой тканью, его эмбриональное развитие и свойства сильно отличаются. В частности, основной источник энергии для содержащей много митохондрий сердечной мышцы — триглицериды.

Как и многим спортсменам, за такиесверхспособности мышам пришлось расплачиваться с природным характером. Анализ поведения показал, что мыши PEPCK-Cmus не только в семь раз активнее, но и значительно агрессивнее своих собратьев.

СПРАВКА: Миокард -мышечный слой сердца, составляющий главную его массу. Построен из особой поперечнополосатой мышечной ткани, представляющей собой плотное соединение мышечных клеток.

Функциональная особенность миокарда — ритмические автоматические сокращения, чередующиеся с расслаблениями, они совершаются непрерывно в течение всей жизни организма.

Структурная особенность – наличие особых контактов между клетками в форме лестницы, обеспечиваюших прочное соединение и передачу потенциала действия для синхронной работы. Митохондрии миокарда расположены упопрядоченно. В отличие от скелетной поперечно-полосатой мускулаитуры, миокард на 34% потребляет энергию в результате расщепления триглицеридов.

Хотя исследование феномена продолжится, учёные говорят, что его невозможно использовать дляулучшения способностей человека, так как любое изменение процессов его обмена веществ принесёт больше вреда, чем пользы.

Подробности данной работы вы можете узнать из пресс-релиза университета.(В конце файла).

Дата добавления: 2015-08-10