Белковый любовный треугольник — ключ к коронации пчелиных маток?

Статус медоносной пчелы — стать королевой-маткой или обычной рабочей особью — определяется пищей, которую она получает в личиночной стадии. Хотя давно установлено, что маточное молочко — это диета, превращающая пчел в маток, молекулярный путь от пищи к королеве остается предметом споров. Ученые из Университета штата Аризона под руководством Адама Долезала и Гро Амдам помогли примирить некоторые противоречия о развитии пчел и роли инсулиновых путей и белков-партнеров. Их статья опубликована в декабрьском номере Journal of Experimental Biology.

Центральным в научном споре о том, «кто станет маткой», стало новаторское исследование японского ученого Масаки Камакуры, опубликованное в журнале Nature в 2011 году. Он обнаружил, что единственный белок в маточном молочке, роялактин, активирует развитие матки у личинок через взаимодействие с рецептором эпидермального фактора роста (EGFR). Работа Камакуры предполагала, что инсулиновые сигналы не играют роли в развитии матки, несмотря на предыдущие исследования, включая работы группы Амдам с белком инсулинового рецептора.

Не смущенные выводами Камакуры, Долезал и Амдам искали способы разрешить противоречия между исследованиями. Первым шагом команды Амдам стал контроль над белком-партнером инсулинового рецептора, IRS, от которого зависит передача сигнала. Ученые обнаружили, что блокировка IRS вызывает резкое падение ключевого гормона развития, что заставляет личинок, питающихся маточным молочком, развиваться по рабочему пути. Затем команда «спасла» этих обреченных на судьбу рабочих пчел, показав, что гормональное лечение позволяет им развиваться по маточному пути.

Хотя эти исследования прояснили роль IRS в процессе создания матки, они не разрешили конфликт с результатами Камакуры.

Приняв новый подход, группа Амдам, включая также Н. Мутти, Ф. Вольшина, Дж. Мутти и ученого из Университета штата Вашингтон К. Гилла, обратилась к математическому моделированию. Эти модели, разработанные для анализа сложных взаимодействий в физике и биологии, позволили построить модель консенсуса. Она объясняет, как белок-партнер IRS может взаимодействовать как с рецептором EGFR, так и с инсулиновым рецептором.

Выводы Долезала и Амдам показывают, что, хотя сам инсулиновый рецептор может не играть роли (как предполагает Камакура), белок-партнер IRS может быть ключом к молекулярному любовному треугольнику, взаимодействуя с обоими рецепторами. При этом связь с рецептором EGFR является решающим, «коронующим» фактором в развитии матки.