科学:新研究揭示胰岛素抑制蛋白Imp

来源：100医疗网原创2022-09-06 17336045

在一项新的研究中，美国纽约大学和中国华南农业大学的研究人员发现，一种抑制胰岛素的蛋白质可能是蚂蚁的青春之源，并提供了其他物种衰老的线索。

在一项新的研究中，美国纽约大学和中国华南农业大学的研究人员发现，一种抑制胰岛素的蛋白质可能是蚂蚁的青春之源，并提供了其他物种衰老的线索。他们指出，蚁后通过产生一种抗胰岛素蛋白，仅阻断导致衰老的胰岛素途径的一个分支，表现出很高的生殖和代谢能力，而没有经历衰老。相关研究成果发表在2022年9月2日的《科学》杂志上，题目是《蚂蚁长寿生殖城堡中的胰岛素信号传递》。

在许多动物中，有许多后代与较短的寿命有关。动物繁殖力和寿命之间的这种权衡被认为是由营养和代谢资源的分布造成的。

胰岛素是一种帮助食物转化为能量的激素，在新陈代谢中起着重要作用，但它在衰老中也起着重要作用。产卵消耗大量能量，需要额外的食物，增加了胰岛素水平，但繁殖所需的胰岛素途径活性增加，导致大多数动物寿命缩短。相反，饮食限制通过降低胰岛素水平来延长寿命；事实上，其他科学家正在探索禁食是否可以提高寿命(Nature Aging，2021，doi :10.1038/s 43587-020-00013-3)。

蚂蚁是繁殖和寿命之间权衡的一个明显的例外，因为它们的蚁后——负责整个蚁群的繁殖——比工蚁活得长得多，而且它们的基因组是相同的。在像黑花园蚂蚁这样的物种中，一只蚁后可以产下100万个卵并活30年，而她的不育工蚁姐妹只能活一年。作为一种原产于印度的跳跃蚂蚁物种，Harpegnathos saltator是这项新研究的重点。在这种跳蚁物种中，蚁后通常能活五年，而工蚁只能活七个月。

当跳镰蚁的蚁后在一个蚁群中死去时，发生了一件奇怪的事：雌工蚁用触角互相决斗，争夺成为下一个蚁后。决斗的胜利者改变了蚂蚁社会中的种姓，成为了一个伪蚁后，也被称为能生育的雌性工蚁(gamergates)，同时仍然保持着工蚁较小的身体。伪蚁后获得了与蚁后相似的行为，包括产卵，寿命从7个月大幅提高到4年。但如果换成另一个蜂王，它们又会回到工蜂的状态，停止产卵，寿命会缩短到7个月。

该论文的共同作者、纽约大学生物学和神经科学教授克劳德德斯普兰(Claude Desplan)表示，通过经历从工蚁到伪蚁后的可逆种姓转换，这导致它们的寿命和生殖能力急剧增加，巨型蚂蚁跳镰提供了一个独特的机会，来研究衰老和生殖之间如何没有相关性。

利用批量RNA测序，这些作者研究了工蚁和伪蚁后的组织样本，重点研究了蚂蚁代谢和繁殖所涉及的部分，包括大脑、脂肪体(昆虫的肝脏)和卵巢。他们发现，从工蚁变成伪蚁后的蚂蚁为了产卵，大脑中产生了更多的胰岛素。这种增加的胰岛素导致MAPK蛋白的激活，MAPK蛋白是胰岛素信号通路的两个主要分支之一，控制代谢和卵子形成。

假皇后体内增加的胰岛素诱导卵巢发育，然后开始产生一种叫做Imp-L2的胰岛素抑制蛋白。Imp-L2阻断胰岛素信号传递途径的另一个主要分支AKT的信号传递。Akt控制衰老，其活性增加导致寿命缩短。

论文合著者、纽约大学格罗斯曼医学院生物化学和分子药理学教授、霍华德休斯医学研究所研究员丹尼赖因伯格(Danny Reinberg)表示，胰岛素信号通路的两个主要分支似乎在不同程度上调节生育力和寿命：一个分支的信号增加有助于伪女王的繁殖，而另一个分支的信号减少则与它们的寿命一致。

该论文的第一作者之一、纽约大学格罗斯曼医学院前博士后研究员华燕表示，蚂蚁之间的这种相互作用——也许其他昆虫也进化了——可能有助于生育能力的蚂蚁拥有不同寻常的寿命，并产生许多后代。

Desplan补充说，我们的研究还表明了使用适当的模型系统来提出基本生物学问题的重要性。例如，对老鼠或果蝇等动物寿命的大多数操纵通常会延长其寿命10%至20%。蚂蚁的寿命显著增加了500%，这使得对它们的研究更加有力。(100yiyao.com)

参考资料：

华燕等。科学，2022，doi :10.1126/science . abm 8767。

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