Semnalizarea Leptinei reglează homeostazia glucozei, dar nu și adipostaza, în PNAS-ul zebră
- Găsiți acest autor pe Google Scholar
- Găsiți acest autor pe PubMed
- Căutați acest autor pe acest site
- Pentru corespondență: [email protected]
Editat de Steven A. Farber, Carnegie Institution for Science, Baltimore, MD și acceptat de Comitetul Editorial 26 ianuarie 2016 (primit pentru revizuire 9 iulie 2015)
Semnificaţie
Hormonul leptină menține homeostatic depozitele de grăsimi pe termen lung la mamifere. Realizat de adipocite proporțional cu masa totală adipoasă, funcția leptinei prin reglarea circuitelor comportamentale, autonome și endocrine din SNC pentru a controla consumul și cheltuielile de energie. Deoarece leptina semnalează suficiența nutrițională, acționează și ca factor de reducere a maturării și competenței reproducerii. Semnalizarea defectuoasă a leptinei la mamifere duce la hiperfagie, obezitate, diabet și infertilitate. Se știe mult mai puțin despre leptină la vertebratele non-mamifere; cu toate acestea, omologul leptinei teleost nu este exprimat în principal în adipocite. Aici arătăm că leptina peștilor zebră nu este necesară pentru adipostază, consumul de alimente sau reproducere. Cu toate acestea, arătăm aici că, la fel ca la mamifere, leptina peștilor zebră își păstrează un rol în reglarea homeostaziei glucozei.
Abstract
Hormonul leptină a fost identificat la adipocitele mamiferelor (1) și bine caracterizat la șoareci și oameni ca hormon adipostatic. Este secretat în ser proporțional cu masa adiposă și reglează homeostatic masa adiposă în principal prin legarea la un receptor distinct de leptină exprimat în circuite de control comportamentale, endocrine și autonome din sistemul nervos central (2, 3). Eșecul semnalizării leptinei, din cauza mutațiilor genelor receptorilor de leptină sau leptină, are ca rezultat hiperfagia și hipometabolismul pentru a produce obezitate extremă, diabet și infertilitate. Leptina și receptorul de leptină sunt foarte conservate la speciile de mamifere. Proteinele de șoarece și leptină umană sunt 83% identice, iar proteinele receptorilor de leptină sunt 75% identice. Cu toate acestea, secvențele de aminoacizi ale leptinei și receptorilor de leptină la mamifere sunt mai puțin bine conservate cu cele ale vertebratelor inferioare. Într-adevăr, utilizarea omologiei secvenței primare nu a reușit să identifice gena leptinei la pești sau păsări; sintenia cromozomială a fost utilizată în cele din urmă pentru a identifica gena din aceste clase de vertebrate (4). De exemplu, proteina leptină pește zebră este doar 19% identică cu proteina umană.
Rezultate
Mutația receptorului de leptină la peștele zebră adult are un efect limitat asupra dimensiunii corpului, greutății, adipozității și hrănirii.
Genomul peștelui zebră conține o genă a receptorului de leptină (lepră) (11) și două gene de leptină, lepa și lepb (12). Pentru a studia sistemul de leptină în teleoste, am obținut o linie de pește zebră care exprimă o formă mutantă a receptorului de leptină (13). Alela sa1508, obținută prin screening pentru mutații după mutageneza N-etil-N-nitrozourea (ENU), este o mutație fără sens care duce la un codon oprit prematur după începerea domeniului citoplasmatic al receptorului (Fig. S1A ). Această mutantă este comparabilă cu izoforma receptorului de leptină trunchiată fără semnalizare la șoarecii db/db (14) și păstrăvul curcubeu (15).
Alinierea proteinelor pentru mutațiile prezise. (A) Indicați cu caractere aldine pe secvența de lepră de șoarece sunt aminoacizii citoplasmatici 13-24 și 31-36, care s-au dovedit a fi esențiali pentru recrutarea și activarea Jak2. Înconjurați de o cutie sunt aminoacizii care cuprind domeniul transmembranar și motivul Box1. (B) Alinierea alelelor lepa mutante WT și lepa lepa testate pentru numărul de celule β. Am identificat două alele la pești F1 heterozigoți care au dus la codoni identici de oprire timpurie între helix A și B de lepa. Codonii Stop sunt indicați cu un asterisc; aminoacizii C-terminali rămași sunt indicați la sfârșitul secvenței. AA, aminoacizi; DaRe, Danio rerio; MuMu, Mus musculus; OnMy, Oncorhynchus mykiss.
Mutația receptorului de leptină la peștele zebră nu are niciun efect asupra fertilității.
Un fenotip suplimentar al deficitului de leptină la șoareci și oameni este infertilitatea (17, 18). Prin urmare, am investigat competența reproductivă prin încrucișarea fraților de tip sălbatic, precum și a adulților mutanți lepr sa1508/sa1508 și marcând productivitatea și eficiența evenimentelor de reproducere (Fig. 2). Productivitatea reproductivă a fost determinată prin numărarea dimensiunilor individuale ale ambreiajului a cinci perechi din fiecare genotip cu perioade variabile de separare (reproducere zilnică, 3-4 zile, 6 zile sau ≥ 8 zile de separare). Mărimea ambreiajului crește în funcție de momentul separării părinților, dar nu s-a observat niciun efect al genotipului asupra numărului de ouă fertilizate depuse (Fig. 2A) sau frecvența reproducerii cu succes (Fig. 2B).