Что мозгоядные амёбы могут рассказать о разнообразии жизни на Земле и эволюционной истории
Международная команда исследователей под руководством Университета Массачусетса в Амхерсте сообщила в журнале Current Biology, что амёба Naegleria развила больше уникальных наборов тубулинов, используемых для специфических клеточных процессов, чем считалось ранее. Это открытие имеет ряд важных последствий — от разработки методов лечения вызываемых амёбами инфекций мозга до лучшего понимания того, как жизнь на Земле развила такое огромное разнообразие.
Большая часть жизни на Земле использует полимеры, называемые микротрубочками (состоящие из тубулина), для выполнения широкого спектра задач внутри клеток. Эти микротрубочки подобны строительным блокам клетки и участвуют во всём: от движения клетки до транспортировки питательных веществ и отходов, а также обеспечения структурной поддержки.
Микротрубочки также играют ключевую роль в митозе — процессе деления клетки, когда сначала дублируются хромосомы, а затем каждая их копия расходится к противоположным сторонам клетки. Один из ключевых моментов митоза — участие веретена деления, состоящего из микротрубочек, которое захватывает хромосомы и помогает разделить их на два идентичных набора.
Именно здесь важна Naegleria. Биологам было известно, что Naegleria использует определённый тип тубулина во время митоза. Однако новое исследование под руководством Катрины Велле, постдока в области биологии, показывает, что Naegleria также использует три дополнительных, уникальных тубулина, специфичных именно для митоза. Одна пара тубулинов используется только во время митоза, а другой, жгутиковый тубулин, специализируется на клеточном движении. Авторы сравнили эти тубулины и структуры, которые они строят, между собой и с таковыми у более изученных видов.
Последствия этой работы обширны — от практических до теоретических. Например, команда изучала вид Naegleria gruberi, близкородственный Naegleria fowleri — амёбе, способной вызывать смертельную инфекцию мозга. «Если мы поймём базовую биологию Naegleria, — говорит Велле, — мы сможем научиться убивать её, создавая препараты, нацеленные на уникальные тубулины амёбы».
Кроме того, Naegleria помогает понять фундаментальные правила, управляющие жизнью на Земле. «Все организмы должны воспроизводиться, — говорит Лилиан Фриц-Лейлин, профессор биологии и старший автор статьи. — Мы знаем, как этот процесс работает для некоторых клеток, но для огромного множества других мы этого не понимаем. Naegleria позволяет нам проверить правила, предложенные учёными».
Для исследования команда использовала современное микроскопическое оборудование Института прикладных наук о жизни (IALS) UMass Amherst. Учёные выращивали клетки Naegleria, окрашивали их различными химическими веществами, чтобы тубулины светились, а затем делали сверхвысококачественные 3D-фотографии. Это позволило измерить, подсчитать и проанализировать различные микротрубочковые структуры.
«Люди часто думают, что технология движет наукой, — говорит Фриц-Лейлин. — Но в данном случае вопросы, на которые мы пытаемся ответить, настолько фундаментальны для понимания жизни на Земле и представляют интерес для стольких научных дисциплин, что нам потребовалось собрать международную команду экспертов. Здесь именно сотрудничество, командная работа и эффективная коммуникация двигали науку».