Forskning från akademiker vid Queen Mary University of London School of Biological and Behavioral Sciences, publicerad i BMC Biology , har avslöjat den evolutionära historien om ett hormon som kontrollerar sexuell mognad hos människor.

Under puberteten genomgår våra kroppar förändringar där ett barns kropp mognar till en vuxen kropp som kan fortplanta sig sexuellt. Hos vissa människor är dock pubertetens början försenad och genetisk analys av detta tillstånd har gett insikter i de hormonella mekanismer som styr sexuell mognad. Sålunda upptäcktes 2003 att pubertetens början utlöses av frisättningen av ett hormon i hjärnan (ett neurohormon) känt som kisspeptin, som sedan utövar sina effekter genom att binda till ett protein som kallas kisspeptinreceptorn. Men när har kisspeptin och dess receptor sitt ursprung i livets evolutionära historia på jorden?

För att ta itu med denna fråga analyserades genomen från olika typer av ryggradslösa djur för att söka efter gener som kodar för proteiner relaterade till den mänskliga kisspeptinreceptorn. Detta avslöjade närvaron av gener som kodar för receptorer av kisspeptintyp i flera olika typer av ryggradslösa djur, inklusive blötdjur (t.ex. sniglar), annelider (t.ex. daggmaskar) och tagghudingar (t.ex. sjöstjärnor). Baserat på detta fynd drog forskarna slutsatsen att kisspeptin och dess receptor måste ha sitt ursprung för minst en halv miljard år sedan i en gemensam förfader till Bilateria - djur som uppvisar bilateral symmetri under sin livscykel, vilket inkluderar de flesta djur på jorden . Dessutom upptäckte forskarna att, till skillnad från människor som bara har en kisspeptinreceptorgen, har vissa djur som sjöstjärnor massor av gener som kodar för receptorer av kisspeptintyp, medan andra djur som insekter inte har några på grund av genförlust under sin evolutionära historia .

För att ytterligare undersöka den funktionella betydelsen av förekomsten av en utökad familj av gener som kodar för receptorer av kisspeptintyp i sjöstjärnor, valdes den vanliga europeiska arten Asterias rubens ut som en experimentell modell. Anmärkningsvärt nog har denna art elva gener som kodar för proteiner relaterade till den mänskliga kisspeptinreceptorn och fyra gener som kodar för nitton kisspeptinliknande molekyler som binder till och aktiverar en eller flera av de elva kisspeptin-typreceptorerna.

Dr. Nayeli Escudero Castelán, som bidrog till studien som en del av sin doktorsexamen. studier vid Queen Mary University of London, förklarade hur denna del av studien gjordes:

"Gener som kodar för receptorerna av sjöstjärnans kisspeptintyp klonades så att de kunde uttryckas i celler som producerar ljus när en molekyl binder till och aktiverar en av receptorerna. På så sätt kunde vi upptäcka de kisspeptinliknande molekylerna som fungerar som ligander för sex av de elva receptorerna av kisspeptintyp i sjöstjärnor."

Den överraskande upptäckten av ett så komplext kemiskt signalsystem hos sjöstjärnor har gett nya insikter i kisspeptins evolutionära historia. Fynden indikerar att den gemensamma förfadern till bilaterala djur skulle ha haft minst två typer av kisspeptiner, varav en verkar ha gått förlorad i ryggradsdjurslinjen som inkluderar människor.

Dessutom har sjöstjärnor och deras slag unikt utvecklat kisspeptin-relaterade molekyler kända som SALMFamider, neurohormoner som först upptäcktes i sjöstjärnor för över trettio år sedan, långt innan upptäckten av kisspeptin som ett pubertetshormon hos människor.

Maurice Elphick, professor i djurfysiologi och neurovetenskap och huvudförfattare till studien, sa:"Jag upptäckte SALMFamider i sjöstjärnor när jag var doktorand vid Royal Holloway University of London och University of Florida på 1980-talet, så det särskilt glädjande för mig att vi många år senare har upptäckt receptorerna som dessa molekyler binder till och deras förhållande till pubertetshormonet kisspeptin."

Så vilka funktioner har molekylerna av kisspeptintyp i sjöstjärnor? Pågående forskning tar upp denna fråga för att undersöka om det finns bevis för en evolutionärt uråldrig roll för kisspeptiner som regulatorer av sexuell reproduktion hos sjöstjärnor. Emellertid har bevis på roller i andra biologiska processer redan erhållits för SALMFamider, som reglerar det ovanliga extraorala matningsbeteendet hos sjöstjärnor genom att utlösa deras mage ur munnen. Således förändrar zoologiska studier vårt perspektiv på kisspeptin som ett pubertetshormon hos människor, avslöjar dess komplexa evolutionära historia och ger nya insikter om dess funktioner och relationer med molekyler som upptäckts i andra djur. + Utforska vidare

Forskare identifierar forntida ursprung för nyckelhormonsystemet