Ce cauzează spirala morții caracatiței? Un nou studiu indică schimbări în producția de colesterol

„Știm că colesterolul este important din punct de vedere alimentar și, de asemenea, în diferite sisteme de semnalizare din organism”, a spus autorul principal al studiului Z. Yan Wang, PhD’18, un fost din UChicago, care va fi în curând profesor asistent la Universitatea din Washington. „Este implicat în orice, de la flexibilitatea membranelor celulare la producția de hormoni de stres, dar a fost o mare surpriză să văd că joacă un rol și în acest proces ciclului de viață”.

Hormoni de autodistrugere

În 1977, psihologul de la Universitatea Brandeis Jerome Wodinsky a arătat că dacă a îndepărtat glanda optică din caracatița cu două pete din Caraibe (Caracatiță hummelinki) mame, și-au abandonat puietul, au reluat hrănirea și au trăit luni mai mult. La acea vreme, biologii cefalopodelor au ajuns la concluzia că glanda optică trebuie să secrete un fel de hormon „autodistrugător”, dar ce era și cum a funcționat nu era clar.

În calitate de student absolvent în 2018, Wang a lucrat cu profesorul Clifton Ragsdale la UChicago pentru a secvenționa transcriptomul ARN al glandei optice a mai multor caracatițe cu două pete din California (caracatita bimaculoida) în diferite stadii ale declinului lor matern. ARN-ul conține instrucțiuni ale ADN-ului despre cum să producă proteine, astfel încât secvențierea este o modalitate bună de a înțelege activitatea genelor și ce se întâmplă în interiorul celulelor la un moment dat. Pe măsură ce animalele au început să rapid și să scadă, au existat niveluri mai mari de activitate în genele care metabolizează colesterolul și produc steroizi, prima dată când glanda optică a fost legată de altceva decât de reproducere.

În noul ziar, apărut pe 12 mai în Biologie actuală, Wang și Ragsdale au dus studiile lor un pas mai departe și au analizat substanțele chimice produse de glanda optică a caracatiței materne. Ei au lucrat cu profesorul asociat UIC de chimie Stephanie Cologna și fosta studentă absolventă a UIC Melissa Pergande, care sunt specializate în spectrometrie de masă, o tehnică care analizează compoziția chimică a probelor biologice. Deoarece cercetările anterioare ale lui Wang au arătat o activitate crescută în genele care produc steroizi, acestea s-au concentrat pe colesterol și moleculele aferente din țesutul glandei optice.

Ei au descoperit trei căi diferite implicate în creșterea hormonilor steroizi după reproducere. Unul dintre ei produce pregnenolonă și progesteron, doi steroizi asociați în mod obișnuit cu sarcina. Un altul produce colestanoizi materni sau componente intermediare pentru acizii biliari, iar al treilea produce niveluri crescute de 7-dehidrocolesterol (7-DHC), un precursor al colesterolului.

Noua cercetare arată că glanda optică maternă suferă modificări dramatice pentru a produce mai mult pregnenolon și progesteron, colestanoizi materni și 7-DHC în timpul fazelor de declin. În timp ce hormonii de sarcină sunt de așteptat, aceasta este prima dată când ceva precum componentele acizilor biliari sau colesterolul au fost legate de spirala morții a caracatiței materne.

Unele dintre aceste căi sunt, de asemenea, folosite pentru a produce colesterol la șoareci și alte mamifere. „Există două căi principale de creare a colesterolului care sunt cunoscute din studiile la rozătoare, iar acum există dovezi din studiul nostru că aceste căi sunt probabil prezente și în caracatițe”, a spus Wang. „A fost foarte interesant să văd asemănarea dintre animale atât de diferite.”

Nivelurile ridicate de 7-DHC sunt toxice la oameni; este semnul distinctiv al unei afecțiuni genetice numită Sindromul Smith-Lemli-Opitz (SLOS), care este cauzată de o mutație a enzimei care transformă 7-DHC în colesterol. Copiii cu această tulburare suferă consecințe grave asupra dezvoltării și comportamentului, inclusiv autovătămări repetitive care amintesc de comportamentele de la sfârșitul vieții caracatiței.

Mic și subestimat

Rezultatele sugerează că perturbarea procesului de producere a colesterolului la caracatițe are consecințe grave, la fel ca și la alte animale. Până acum, ceea ce Wang și echipa sa au descoperit este un alt pas în secvența de autodistrugere a caracatiței, semnalând mai multe schimbări în aval care duc în cele din urmă la comportamentul ciudat și moartea mamei.


„Ceea ce este izbitor este că trec prin această progresie a schimbării în care par să înnebunească chiar înainte de a muri”, a spus Ragsdale. „Sunt poate două procese, poate trei sau patru. Acum avem cel puțin trei căi aparent independente către hormonii steroizi care ar putea explica multitudinea efectelor pe care le prezintă aceste animale.

În această vară, Wang va studia la Laboratorul de biologie marine (MBL), afiliat la UChicago, ca parte a Grass Fellowship, înainte de a se alătura facultății de la Universitatea din Washington.

O atracție majoră a MBL este programul lor extins de cercetare asupra cefalopodelor, în special un nou model de animal, caracatița cu dungi din Pacific (Ocotopus chierchiae). Printre alte caracteristici utile, cum ar fi dimensiunea sa mică și ușor de gestionat, caracatița cu dungi nu se autodistruge după reproducere, așa cum le-au studiat animalele Wang și Ragsdale până acum. Wang intenționează să examineze glandele optice ale caracatiței în dungi și să le compare cu noile ei descoperiri pentru a căuta indicii despre modul în care ea evită spirala tragică a morții caracatiței.

„Glanda optică există în toate celelalte cefalopode cu corp moale și au astfel de strategii de reproducere divergente”, a spus ea. „Este o glandă atât de mică și este subapreciată și cred că va fi incitant să explorezi modul în care contribuie la o varietate atât de mare de traiectorii ale istoriei vieții la cefalopode”.

Citate: „Hormonii steroizi ai sistemului de autodistrugere a caracatiței”, Wang și colab., Biologie actuală12 mai 2022.

Finanțare: Fundația Națională pentru Știință, Universitatea Illinois din Chicago, Consiliul pentru Învățământul Superior din Illinois, Laboratorul de Biologie Marină.

—O versiune a acestei povești a fost publicată pentru prima dată de către Divizia de Științe Biologice.

Add Comment