Диета, богатая сахаром, солью и жирами, изменяет вкусовое восприятие и пищевые предпочтения, что может приводить к ожирению. Молекулярный механизм, отвечающий за это, остается неизвестным. Ученые из Мичиганского университета изучали его на мушках-дрозофилах.

Авторы исследования предположили, что чувствительность сенсорных нейронов к сладкому вкусу зависит от активности генов. Чтобы проверить это, они провели скрининг генов регуляторных и эпигенетических факторов, которые могут в этом участвовать. Для скрининга использовали мутантные линии мушек. Контрольных дрозофил и дрозофил с мутациями в различных генах держали на корме, богатом сахаром (30% сахарозы), или на контрольной диете (5% сахарозы) в течение 7 дней. После этого их реакцию на три разные концентрации сахара отмечали по тому, как далеко они вытягивают свои хоботки.

Отличия вкусовой чувствительности продемонстрировали мухи, которые экспрессируют эпигенетический регулятор Polycomb Repressive Complex 2.1 (PRC2.1) с мутацией в одном или нескольких белках этого комплекса. PRC2.1 есть и у млекопитающих, включая человека, причем его гены сходны с соответствующими генами дрозофилы. Белки группы Polycomb, модифицируя гистоны, подавляют активность генов. PRC2.1, в частности, связывается с хроматином сенсорных нейронов, которые воспринимают ощущение сладости.

После возвращения с диеты, богатой сахаром, к контрольной диете у дрозофил ожидаемо притуплялась чувствительность к сладкому вкусу по сравнению с мушками, не получавшими большого количества сахара. Однако у дрозофил с мутациями в белках PRC2.1 изменения вкусового восприятия не наблюдалось. Мухи, получавшие ингибитор PRC2, также сохраняли нормальную вкусовую чувствительность на сладкой диете. Авторы подтвердили, что при повышенном количестве сахара в корме изменяется расположение PRC2.1 в хроматине нейронов, также меняется и экспрессия генов. Судя по всему, воздействие происходит через факторы транскрипции.

Таким образом, диета, богатая сахаром, изменяет восприятие сладкого вкуса, это может влиять на пищевое поведение животных и приводить к ожирению. За эти изменения отвечает эпигенетический регулятор PRC2.1. Он репрограммирует сенсорные нейроны, снижая чувствительность к сладкому. Более того, он отвечает за транскрипционную и фенотипическую память нейронов.

По словам Моники Дас, ведущего автора исследования: «Механизмы, которые мы открыли, сходны с теми, которые приводят к депрессии и тревожности у людей, переживших травму. В данном случае потребление сахара изменяет вкусовую систему таким образом, что неизбежно приводит животное к выбору нездоровой пищи, содержащей высокую концентрацию сахара. С течением времени это привычное поведение станет причиной набора веса, ожирения и развития хронических заболеваний».

Пока непонятно, является ли изменение вкусовой чувствительности постоянным или обратимым. Авторы предполагают, что длительное голодание, приводящее к метаболическому ремоделированию, может «сбросить» связывание PRC2.1 с локусами транскрипции. Необходимо также помнить, что вкусовые рецепторы млекопитающих обновляются каждые несколько недель, и уже поэтому механизмы, отвечающие за вкусовую пластичность, у них должны быть иными.