Как сверхчувствительный молекулярный «выключатель» помогает аксолотлям регенерировать конечности

Исследователи из Стэнфордской медицинской школы выяснили, почему аксолотли обладают сверхспособностью к регенерации. Ключом оказалась уникальная версия молекулы mTOR и стратегическое накопление клетками матричной РНК (mRNA).

Накопление mRNA и быстрый запуск синтеза белка

• Обычно при стрессе (например, травме) клетки экономят энергию и снижают производство белков.
• У аксолотлей всё наоборот: после потери конечности синтез белка резко увеличивается.
• Клетки аксолотля постоянно «запасают» mRNA — молекул с инструкциями для создания белков. В любой момент времени переводится в белок менее 20% этого запаса.
• После травмы сотни запасённых mRNA-транскриптов быстро активируются для производства белков, необходимых для регенерации.

Сверхчувствительный переключатель mTOR

• Активацию запасов mRNA запускает фермент mTOR, который действует как главный переключатель синтеза белка в клетке.
• Учёные обнаружили, что белок mTOR аксолотля генетически отличается от mTOR млекопитающих. Он содержит уникальное расширение последовательности, которое делает его сверхчувствительным.
• У млекопитающих mTOR активируется только при избытке питательных веществ. У аксолотля даже небольшого выброса питательных веществ при повреждении клеток достаточно, чтобы «включить» mTOR и запустить белковые фабрики клетки.

Связь с устойчивостью к раку и перспективы

• Когда исследователи заблокировали mTOR у аксолотлей с помощью препарата, животные потеряли способность регенерировать конечности.
• При этом mTOR аксолотля не является гиперактивным (в отличие от mTOR при многих человеческих раках), что может объяснять их известную устойчивость к онкологическим заболеваниям.
• Это открытие — значительный шаг к пониманию того, как можно манипулировать путем mTOR, чтобы повысить регенеративный потенциал у людей для заживления ран и восстановления повреждённых органов.

Исследование опубликовано 26 июля в журнале Nature.