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Proteina anti-insulina legata alla longevità e alla riproduzione nelle formiche

Proteina anti-insulina legata alla longevità e alla riproduzione nelle formiche

Harpegnathos Saltator formica operaia. Credito: Hua Yan/NYU

Una proteina che sopprime l’insulina potrebbe essere la fonte della giovinezza per le formiche e un indizio per l’invecchiamento di altre specie, secondo uno studio condotto dai ricercatori della New York University.

Pubblicato in Scienzalo studio mostra che le formiche regine hanno un elevato metabolismo per la riproduzione senza invecchiare producendo una proteina anti-insulina che blocca solo una parte della via dell’insulina responsabile dell’invecchiamento.

In molti animali, avere molti figli è associato a una vita più breve. Si pensa che questo compromesso tra fertilità e longevità negli animali derivi da come vengono allocate le risorse nutrizionali e metaboliche.

L’insulina, un ormone che aiuta a convertire il cibo in energia, svolge un ruolo importante nel metabolismo, ma anche nell’invecchiamento. La produzione di uova è ad alta intensità energetica e richiede cibo aggiuntivo, che aumenta i livelli di insulina, ma una maggiore attività della via dell’insulina necessaria per la riproduzione si traduce in una durata della vita più breve nella maggior parte degli animali. Al contrario, la restrizione alimentare prolunga la vita mantenendo bassi i livelli di insulina; In effetti, altri ricercatori stanno studiando se il digiuno migliora la longevità.






Ad Harpegnathos salta ants, i lavoratori duellano con le loro antenne per stabilire una nuova leadership dopo la morte della loro regina. Le vincitrici (o pseudoregine) acquisiscono comportamenti da regina, inclusa la deposizione delle uova, e la loro durata della vita aumenta da sette mesi a quattro anni. Credito: Giacomo Mancini/NYU

Le formiche sono una notevole eccezione al compromesso tra riproduzione e longevità, poiché le loro regine – che sono responsabili della riproduzione dell’intera colonia – vivono molto più a lungo delle formiche operaie nonostante condividano lo stesso genoma. In una specie come la formica nera, una regina può deporre un milione di uova e vivere 30 anni, mentre le sue sorelle operaie sterili vivono solo un anno. Nelle formiche della porta del sale di Harpegnathos, una specie di formica saltatrice originaria dell’India che era al centro di questo studio, le regine vivono in genere cinque anni, mentre le operaie vivono solo sette mesi.

Quando la regina di Harpegnathos muore in una colonia, accade uno strano evento: le api operaie duellano le loro antenne e competono per diventare la prossima regina. I vincitori del duello cambiano “casta” nella società delle formiche e diventano pseudoregine, chiamate anche gamergate, ma rimangono comunque nel corpo (più piccolo) di un’ape operaia. Le pseudoregine sviluppano comportamenti da regina, inclusa la deposizione delle uova, e la loro durata della vita aumenta in modo significativo, da sette mesi a quattro anni. Tuttavia, se vengono sostituite da un’altra regina, tornano al loro stato di lavoratrici, smettono di deporre le uova e la loro vita si riduce a sette mesi.

Proteina anti-insulina legata alla longevità e alla riproduzione nelle formiche

L’ibridazione in situ del tessuto cerebrale delle formiche rivela un aumento dell’mRNA dell’insulina nel cervello delle pseudoregine (a destra) rispetto alle lavoratrici (a sinistra). Credito: Giacomo Mancini/NYU

“Attraverso il “passaggio di casta” reversibile dalle lavoratrici alle pseudoregine, che porta a un drammatico aumento sia della durata della vita che della capacità riproduttiva, le formiche harpegnathos offrono un’opportunità unica per studiare come l’invecchiamento e la riproduzione possono essere separati”, ha affermato l’autore senior co-Studio. Claude Desplan, professore d’argento di biologia e neuroscienze alla New York University.

Utilizzando il sequenziamento dell’RNA di massa, i ricercatori hanno esaminato campioni di tessuto di operaie e pseudoregine, concentrandosi su parti della formica coinvolte nel metabolismo e nella riproduzione, tra cui il cervello, il tessuto adiposo (il fegato degli insetti) e le ovaie. Hanno scoperto che le formiche che sono passate dall’ape operaia alla pseudoregina producono più insulina nel cervello per produrre uova. Questo aumento dell’insulina porta all’attivazione di uno dei due rami principali della via di segnalazione dell’insulina, MAPK, che controlla il metabolismo e la formazione di uova.

L’aumento dell’insulina nelle pseudoregine induce lo sviluppo ovarico, che quindi inizia la produzione di una proteina che sopprime l’insulina chiamata Imp-L2. Imp-L2 blocca la segnalazione nell’altro ramo principale della via di segnalazione dell’insulina, AKT, che controlla l’invecchiamento e la cui maggiore attività porta a una durata della vita più breve.

Proteina anti-insulina legata alla longevità e alla riproduzione nelle formiche

Le formiche regina di Harpegnathos saltator (mostrate qui con le ali) vivono in genere per cinque anni, mentre le api operaie vivono solo per sette mesi. Credito: Hua Yan/NYU

“I due rami principali della segnalazione dell’insulina sembrano regolare in modo differenziale la fertilità e la durata della vita, con un aumento della segnalazione in una che supporta la riproduzione nelle pseudoregine e una diminuzione della segnalazione nell’altra coerentemente con la loro longevità prolungata”, ha affermato il co-autore senior dello studio, Danny Reinberg . Terry e Mel Karmazin Professore di Biochimica e Farmacologia Molecolare presso la NYU Grossman School of Medicine e Investigatore presso l’Howard Hughes Medical Institute.

“Questa interazione, che si è evoluta nelle formiche e forse anche in altri insetti, può contribuire all’insolita longevità e a molti figli coinvolti nella riproduzione nelle formiche”, ha affermato Hua Yan, co-primo autore dello studio ed ex borsista post-dottorato alla New York University. Scuola di Medicina Grossman. che ora è assistente professore di biologia all’Università della Florida.

“Il nostro lavoro dimostra anche l’importanza di utilizzare i sistemi modello appropriati per porre domande su questioni biologiche sostanziali. Ad esempio, la maggior parte delle manipolazioni della longevità in animali come topi o mosche in genere aumentano la durata della loro vita dal 10 al 20 percento. Le formiche mostrano una notevole durata della vita del 500% più lunga, rendendo lo studio molto più efficace”, ha aggiunto Desplan.

Altri autori dello studio includono Comzit Opachaloemphan, Francisco Carmona-Aldana, Giacomo Mancini, Jakub Mlejnek, Nicolas Descostes, Bogdan Sieriebriennikov, Alexandra Leibholz, Long Ding e Maria Traficante della NYU e Xiaofan Zhou della South China Agricultural University.


Mentre le formiche duellano per diventare regina, i segnali comportamentali e molecolari determinano rapidamente chi vincerà


Maggiori informazioni:
Hua Yan et al, Segnalazione dell’insulina nella casta riproduttiva delle formiche longeve, Scienza (2022). DOI: 10.1126/science.abm8767. www.science.org/doi/10.1126/science.abm8767

Fornito dalla New York University

Citazione: Proteina anti-insulina legata alla longevità e alla riproduzione nelle formiche (2022, 1 settembre), recuperata il 2 settembre 2022 da https://phys.org/news/2022-09-anti-insulin-protein-linked-longevity -reproduction .html

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