Tambako The Jaguar / flickr
Китайские ученые восстановили у свиней способность к формированию бурого жира и нормальной терморегуляции, которая была утеряна в процессе эволюции. Вставка функционального гена термогенина взамен сломанного сделала поросят не только «морозоустойчивыми», но и менее жирными. Работа опубликованав журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Поддерживать температуру тела на холоде млекопитающим помогает бурый жир — разновидность жировой ткани, богатой митохондриями. Бурый жир особенно развит у новорожденных животных. По мере взросления животные (в том числе человек) теряют его большую часть — за исключением видов, практикующих зимнюю спячку. Почитать про бурый жир поподробнее можно, например, здесь.
Основной функцией бурого жира является окисление липидов в митохондриях и рассеяние полученной энергии в тепло. За последний процесс отвечает белок термогенин, который кодируется геном UCP1. Термогенин в процессе эволюции исчез у птиц и рептилий, но есть у всех млекопитающих кроме ленивцев и свиней. По-видимому, у последних ген UCP1 «сломался» в те времена, когда предки современных свиней жили в тропическом климате, и термогенин, как и бурый жир, был им не нужен.
Так как термогенин помогает расходовать липиды, нарушение его функции связывают с предрасположенностью к ожирению за счет увеличения массы обычного, белого жира. Скорее всего, склонность свиней к запасанию жира сыграла роль в процессе их одомашнивания человеком. Однако в настоящее время повышенная чувствительность поросят к холоду дорого обходится фермерам. Около трети расходов на электроэнергию свинофермы в холодных регионах США составляет обогрев новорожденных поросят, без которого они часто умирают от переохлаждения.
Сотрудники нескольких пекинских институтов китайской академии наук решили эту проблему и вывели линию свиней с восстановленным термогенином. Получить эмбрионы с функциональным геном UCP1ученым помогли система геномного редактирования CRISPR/Cas9 и процедура клонирования.
Генетически модифицированные поросята породы Бама
Qiantao Zheng et al / PNAS, 2017
Поделиться
У свиней популярной породы бама (на основе этой породы китайцы ранее вывели маленьких домашних свиней) взяли стволовые клетки соединительной ткани. В геном этих клеток вместо «сломанного» собственного гена UCP1 вставили функциональный мышиный ген с регуляторным участком, ограничивающим его экспрессию жировой тканью. Ядра клеток со вставкой гена пересадили в яйцеклетки, и полученные «эмбрионы» подсадили суррогатным матерям. Три беременности из 13 оказались успешными, и в результате на свет появилось 12 генномодифицированных поросят.
При помощи позитронно-эмиссионной томографии ученые убедились, что у ГМ-поросят действительно восстановились запасы бурого жира в паховой области и активировался термогенез в тесте на холодоустойчивость. По сравнению с обычными поросятами, при выдерживании в холодном помещении с температурой 4 градуса Цельсия, ГМ-поросята поддерживали стабильную температуру тела.
Активация бурого жира у обычных поросят (WT) и с восстановленным термогенином (KI) в норме (RT) и при действии низкой температуры (Cold). График справа отражает температуру тела месячных поросят при выдерживании в холодном помещении в течение четырех часов
Qiantao Zheng et al / PNAS, 2017
Поделиться
Помимо устойчивости к холоду, восстановление функционального термогенина у свиней привело к тому, что животные стали запасать меньше белого жира. При том, что активность и потребление пищи у таких свиней не изменилось по сравнению с обычными, содержание жира в организме у них составило 15 процентов против 20 у обычных свиней. Процентное содержание «сухого» мяса при этом увеличилось на три пункта.
Слева: Отношение массы туши к общей массе тела у обычных свиней (синие столбики) и у ГМ-свиней (красные столбики) не отличается, но ГМ-свиньи демонстрируют чуть больший процент "сухого" мяса (CLP) и меньший процент жира (САЗ). Справа: график, отражающий толщину жировой складки у свиней.
Qiantao Zheng et al / PNAS, 2017
Поделиться
Учитывая, что усилия животноводов сейчас направлены на получение пород свиней с уменьшенным содержанием жира, новая китайская порода наверняка станет востребованной в аграрной промышленности.
