人們曾經(jīng)認為瘦素leptin這種代謝激素只存在于脊椎動物體內(nèi)，然而最新研究顯示果蠅體內(nèi)也存在著這樣的分子。瘦素leptin是一種營養(yǎng)感應器，它負責調(diào)節(jié)能量攝入與能量消耗并控制著食欲，因此引起了肥胖癥和糖尿病研究者們的強烈興趣。然而迄今為止，用于研究這一關鍵性激素的模型只局限于小鼠等復雜的哺乳動物。而這一新發(fā)現(xiàn)使果蠅有望成為肥胖癥研究的基礎模型，這將大大推動肥胖癥研究的進展。

“Leptin是很復雜的分子，”文章第一作者，哈佛醫(yī)學院發(fā)育生物學博后Akhila Rajan說?！斑@種激素在演化中獲得了越來越復雜的功能。而我們此次在果蠅中發(fā)現(xiàn)的是分子極可能是Leptin最原始的形態(tài)?！痹摪l(fā)現(xiàn)將于九月二十八日發(fā)表在Cell雜志上。

生物體要想在各種條件下保證正常功能，其生理系統(tǒng)必須要能維持穩(wěn)定狀態(tài)（或稱“內(nèi)穩(wěn)態(tài)”）。能量平衡是很關鍵的內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制，需要協(xié)調(diào)食物攝取、營養(yǎng)儲存和能量需求之間的平衡。Leptin將機體的肪儲存與卡路里攝入掛鉤，由此來調(diào)節(jié)能量平衡，這種分子負責告知大腦“已經(jīng)夠了，別再吃了”。

早在十年前，研究人員就已經(jīng)認識到果蠅脂肪組織分泌的分子代表著果蠅整個機體的營養(yǎng)狀態(tài)。然而當時他們并不知道這些分子是什么，也不了解它們所傳遞信號的實質。由于果蠅的營養(yǎng)感知通路與哺乳動物很相似，Rajan認為這種信號分子也可能類似于人體內(nèi)的Leptin激素。

研究人員預測了果蠅體內(nèi)三個結構上與leptin相似的分子，其中之一就是Upd2蛋白。當Rajan敲除Upd2蛋白時，盡管果蠅的卡路里攝入量正常，但從代謝水平上看這些果蠅表現(xiàn)得像是挨餓了一樣。

“只有當我們敲除的是一種營養(yǎng)感應器，這種現(xiàn)象才能夠得到合理解釋，”Rajan說?！叭绻闱贸烁兄獱I養(yǎng)的分子，機體就會以為自己缺乏營養(yǎng)。阻斷這種分子當然會引發(fā)類似饑餓的表現(xiàn)?！?/SPAN>

進一步研究顯示，確實處于饑餓狀態(tài)的果蠅，其體內(nèi)的Upd2水平會下調(diào)，而當它們獲得了足夠的營養(yǎng)時，Upd2的水平又會升高。這進一步證實，與leptin一樣Upd2蛋白也是一種營養(yǎng)感應器。

隨后，研究人員發(fā)現(xiàn)Upd2蛋白使用的神經(jīng)環(huán)路與leptin所用的環(huán)路相似，leptin通過這種環(huán)路在在大腦和脂肪組織間傳遞著營養(yǎng)信息。當Upd2蛋白到達大腦后，它會調(diào)節(jié)胰島素的分泌，告知果蠅應該儲存營養(yǎng)或者將能量用于生長。

Rajan及其同事還構建了完全缺乏Upd2的果蠅模型，并在Upd2基因所在的位置插入了人類瘦素基因。果蠅完全整合了這種哺乳動物的分子，并重新獲得了正常的營養(yǎng)感知功能。“現(xiàn)在我們可以完全利用模式生物果蠅的遺傳學優(yōu)勢來解決瘦素相關的復雜問題，”Perrimon說?！斑@對于那些在分子水平研究肥胖癥的科學家們來說絕對是個好消息。”

有趣的是，leptin與Upd2的氨基酸序列完全不同。不過，這兩種基因產(chǎn)生的蛋白質卻有著許多結構上的相似之處。“文獻上還很少出現(xiàn)這樣的情況，”Perrimon說。Rajan將Upd2確定為果蠅的營養(yǎng)感應器，并揭示了其作用的大腦環(huán)路，下一步他將進一步研究這一分子作用的詳細機制。