Биологи открыли особый участок ДНК, отвечающий за рост мышц после интенсивных физических нагрузок, управление которым поможет людям стать сильными или выносливыми. Их выводы были опубликованы в журнале Nature Communications.
«Мы открыли цепочку генов, связанную с физическими упражнениями, которую раньше никто не изучал. Она работает как своеобразный тумблер – если она «включена», то мускулы начинают расти. Если же ее отключить, то мускулы не увеличиваются в размерах, а становятся более выносливыми», — рассказывает Сара Лессар (Sara Lessard) из Гарвардского университета (США).
Лессар уже несколько лет изучают то, как наше тело сжигает калории и становится более выносливым или сильным при регулярных занятиях спортом. Ученых интересуют те гены, которые отвечают за сжигание лишней энергии в мускулах, и за их рост и восстановление. Вещества, управляющие их работой, могут стать одними из самых эффективных лекарств от ожирения, диабета и других расстройств метаболизма.
Помимо этого, биологов и медиков, а также спортивных врачей, давно интересует то, почему одни и те же наборы упражнений могут влиять на мышцы разных спортсменов или простых обывателей противоположным образом. К примеру, некоторые люди быстро набирают мышечную массу при походах в «качалку», тогда как мышцы у других любителей спорта почти не растут, но зато быстро становятся более выносливыми.
Лессар и ее коллеги выяснили, с чем это связано, изучая то, какие гены были наиболее активны в мышечной ткани у двух подвидов мышей, специально выведенных для этих экспериментов в ее лаборатории.
Эти грызуны, как отмечают биологи, были своеобразными антиподами друг друга, «качками» и «бегунами». Первые мыши легко наращивали мышцы во время физических упражнений, но обладали при этом низкой выносливостью. Вторые быстро становились «чемпионами» в беге на длинные дистанции, но почти не реагировали на силовые тренировки.
Сравнивая наборы самых активных генов в их мышцах, ученые выяснили, что большая часть различий в их работе была связана с активностью гена JNK, своеобразного «переключателя» роста мускулов. Когда мышцы достаточно долго работают, их митохондрии, главные клеточные «энергостанции», начинают вырабатывать особые молекулы, которые включают JNK и заставляют мышцы расти.
Открыв этот ген, ученые проверили, что произойдет, если удалить или временно отключить JNK из ДНК мускульных клеток мышей. Подобная процедура сделала грызунов «королями» беговой дорожки. Всего через два месяца они научились бегать примерно в два раза дольше, чем их сородичи из контрольной группы, проходившие через те же наборы упражнений.
С другой стороны, упражнения, направленные на рост мышечной массы, на них совсем не действовали – их мускулы были примерно в 2,5 раза легче, чем у нормальных сородичей, ходивших вместе с ними в «качалку» на протяжении 10 месяцев.
Что интересно, чрезмерно высокая активность этого участка ДНК была связана не только с быстрым набором мышечной массы, но и с высокой склонностью к развитию диабета, ожирения и прочих проблем с метаболизмом. Почему это так, ученые пока не знают. Они планируют найти ответ на этот вопрос и создать новую методику борьбы с диабетом в ходе опытов, которые они сейчас ведут на добровольцах.