Устойчивые амилоидные агрегаты белков могут продлевать жизнеспособность семян растений

Высокостабильные полимерные "амилоидные" белки, наиболее известные своей ролью в болезни Альцгеймера, в основном изучались у животных. Однако новое исследование на горохе, опубликованное 23 июля 2020 года в журнале PLOS Biology, показывает, что они также встречаются у растений и могут быть важной адаптацией для продления жизнеспособности семян.

Амилоид — это тип конформации белка, при котором соседние листы аминокислот связываются, образуя высокоустойчивые к деградации агрегаты. У животных амилоиды участвуют в хранении гормонов и формировании долговременной памяти, но наиболее известны по болезни Альцгеймера, для которой характерно образование бляшек из амилоидных агрегатов в мозге.

Прямые доказательства образования амилоидов у растений были ограничены. Однако недавние биохимические эксперименты намекали на это, а биоинформатическое исследование выявило группу запасных белков семян с аминокислотными последовательностями, предполагающими способность к образованию амилоидов.

В новом исследовании на горохе учёные экстрагировали запасные белки семян, включая вицилин, и проанализировали как полный белок, так и два его домена купина, богатых предсказанными амилоидогенными участками. При экспрессии генов в бактериях все три белка образовывали устойчивые к сильным детергентам амилоидные фибриллы, связывали специфические для амилоидов красители и демонстрировали уникальные спектральные свойства — всё это указывает на истинную амилоидную структуру.

В семенах гороха in vivo с помощью специфического красителя и антител к вицилину было показано их совместное расположение: там, где был вицилин, был и краситель. Агрегаты амилоидного вицилина накапливались в запасающих вакуолях во время созревания семян, а затем быстро разбирались при прорастании, что указывает на их роль в качестве резерва питательных веществ. Также было обнаружено, что амилоиды вицилина остаются нетронутыми в консервированном горошке, устойчивы к действию пищеварительных ферментов желудочно-кишечного тракта и токсичны для клеток дрожжей и млекопитающих.

"Амилоиды — это высокостабильные белковые структуры, устойчивые к различным воздействиям и способные в некоторых случаях сохраняться во внешней среде десятилетиями. Образование амилоидов, по-видимому, является разумной эволюционной адаптацией для обеспечения долгосрочного выживания семян растений", — отметил Антон Нижников.