Американские и итальянские биологи в своем новом исследовании обнаружили белок, благодаря которому микроскопические беспозвоночные тихоходки не погибают после высыхания их естественной среды обитания.
© Phineas Jones / Flickr
Тихоходки — микроскопические животные размером всего 0,1—1,5 мм, обитающие во влажной среде. Ученые давно обратили на них внимание из-за их уникальных особенностей. При неблагоприятных условиях (к примеру, высыхании водоема) они могут на несколько лет впадать в состояние анабиоза. Также эти животные могут успешно противостоять сероводороду и низким температурам. В 2016 году ученые обнаружили в организме тихоходок специальный белок Dsup, который предотвращает разрушение ДНК животного под воздействием высоких доз радиации. Известно, что геном тихоходок почти на 20% состоит из генов, заимствованных путем горизонтального переноса от бактерий, архей, грибов, растений и вирусов.
В новой работе международная группа биологов решила выяснить, как именно тихоходки противостоят высыханию их естественной среды обитания. Ученые подвергали животных обезвоживанию, а затем делали анализ генома, чтобы выявить, какие именно белки синтезировались в ответ на стрессовые условия. Ранее предполагалось, что тихоходки, как и некоторые черви и дрожжи, противостоят экстремальному высыханию благодаря углеводу трегалозе. После анализа ДНК были обнаружены участки генома тихоходок, которые кодировали так называемые тихоходок-специфичные неупорядоченные белки (тardigrade-specific intrinsically disordered proteins, TDPs). Как видно из названия, TDPs, в отличие от большинства белков, не имеют фиксированной трехмерной структуры.
Благодаря этому свойству TDPs при высыхании тихоходок образуют в их организме стеклообразные твердые частицы. То есть, когда животное полностью обезвоживается, TDPs становятся стекловидными, превращая в стекло и цитоплазматическую жидкость клеток. Это защищает клетки животных от разрушения в условиях, когда полностью отсутствует влага.
«Мы полагаем, что витрификация (то есть остекленение) защищает от усыхания чувствительные макромолекулы, задерживая их в порах клетки, что предотвращает их разворачивание, слияние и дробление», — пояснил один из авторов исследования Томас Бутби.
Для проверки своего предположения ученые поместили гены, кодирующие белки TDPs, в геномы бактерий и дрожжей. Модифицированные таким образом бактерии и дрожжи также показали большую устойчивость к высыханию.
По мнению ученых, их открытие может найти практическое применение. Обнаруженные уникальные белки тихоходок имеют ряд важных потенциальных возможностей, включая защиту сельскохозяйственных культур от засухи и защиту лекарств, требующих холодного хранения.
Исследование опубликовано в журнале Molecular Cell
Источник: chrdk.ru
