En grizzlybjörn som njuter av att vara utomhus på WSU Bear Center. Kredit:Bob Hubner, Washington State University
Att mata honung till övervintrade björnar hjälpte forskare från Washington State University att hitta de potentiella genetiska nycklarna till björnarnas insulinkontroll, ett framsteg som i slutändan kan leda till en behandling för human diabetes.
Varje år går björnar upp enormt mycket i vikt, för att sedan knappt röra sig på flera månader, beteende som skulle innebära diabetes hos människor, men inte för björnar vars kroppar kan slå på och stänga av insulinresistens nästan som en switch. I jakten på björnarnas hemlighet observerade forskare vid WSU tusentals förändringar i genuttryck under viloläge, men nu har ett forskarlag minskat det till åtta proteiner.
"Det verkar finnas åtta proteiner som arbetar antingen oberoende eller tillsammans för att modulera insulinkänsligheten och -resistensen som kan ses hos björnar i viloläge", säger Joanna Kelley, en WSU-evolutionär genetiker och motsvarande författare till studien publicerad i iScience i> . "Alla dessa åtta proteiner har mänskliga homologer. De är inte unika för björnar. Samma gener finns i människor, så det betyder att det kanske finns en direkt möjlighet till översättning."
Forskargruppen analyserade förändringar i björncellskulturer som exponerades för blodserum från grizzlybjörnar inhysta på WSU Bear Center. Både cellerna och blodserumet togs från björnarna under aktiva och vilande säsonger samt från en avbruten viloperiod då forskare matade björnarna med honungsvatten.
I labbet kombinerade forskarna olika cellkulturer och serum, till exempel en cellkultur från en vilosäsong med serum från den aktiva säsongen, för att analysera de genetiska förändringarna som inträffade.
Grizzlybjörnar njuter av utomhus på WSU Bear Center. Kredit:Bob Hubner, Washington State University
Genom alla kombinationer var det serumet från matningsperioden mitt i viloläge som hjälpte mest vid identifieringen av nyckelproteinerna.
"Genom att mata björnarna bara i två veckor under viloläge, tillät det oss att kontrollera för andra saker som dagslängd och temperatur samt mattillgång," sa Kelley.
Björnar reser sig vanligtvis upp och rör sig lite under vinterdvalan, men de brukar inte äta, kissa eller göra avföring. Forskarna använde dessa vakna ögonblick för att erbjuda björnarna honungsvatten, en av deras favoritgodis, som en del av en annan studie, som fann att det extra sockret störde deras viloläge. Kelley och hennes kollegor använde sedan proverna från den studieperioden för att göra sin genetiska analys.
När forskarna lade serumet från den störda viloläget på en cellkultur som tagits från björnar som regelbundet övervintrade, fann de att dessa celler började uppvisa förändringar i genaktivitet som liknar den för aktiva säsongsceller.
Därefter planerar teamet att undersöka hur dessa proteiner specifikt arbetar för att vända insulinresistens, forskning som i slutändan kan leda till utvecklingen av sätt att förebygga eller behandla human diabetes.
En grizzlybjörn som njuter av att vara utomhus på WSU Bear Center. Kredit:Bob Hubner, Washington State University
"Detta är ett framsteg mot att få en bättre förståelse av vad som händer på genetisk nivå och identifiera specifika molekyler som kontrollerar insulinresistens hos björnar", säger Blair Perry, studiens första författare och postdoktoral forskare från WSU.
Verktygen för att förstå genetik blir mer sofistikerade och nyligen publicerade Kelley, Perry och deras kollegor en uppdaterad genomsamling för brunbjörnar, av vilka grizzlybjörnar är en underart. Detta mer kompletta, sammanhängande genom kan hjälpa till att ge ännu bättre insikter i björngenetik inklusive hur de hanterar viloläge.
"Det finns ett inneboende värde i att studera mångfalden av livet omkring oss och alla dessa unika och konstiga anpassningar som har uppstått", säger Perry, som också har studerat den genetiska sammansättningen av ormgift. "Genom att förstå den genomiska grunden för dessa anpassningar får vi en bättre förståelse för vad vi delar med andra arter och vad som gör oss unika som människor."
Andra forskare i denna studie inkluderar den första författaren Michael Saxton tillsammans med medförfattarna Brandon Evans Hutzenbiler, Shawn Trojahn, Alexia Gee, Anthony Brown, Omar Cornejo, Charles Robbins och Heiko Jansen alla från WSU samt Michael MacCoss, Gennifer Merrihew och Jea Park vid University of Washington. + Utforska vidare
