Зеркальная биомолекула помогает морским асцидиям избавиться от хвоста

Аминокислоты — основные строительные блоки живых организмов — обычно существуют в конфигурации, известной как L-форма. Однако есть несколько исключительных примеров наличия у животных структурного зеркального отражения L-формы, известного как D-форма. D-серин — представитель D-формы аминокислот, играющий ключевую роль у млекопитающих, но его функция у немлекопитающих неясна. Исследователи из Японии недавно выявили функциональную роль D-серина у морского беспозвоночного, что может пролить свет на эволюцию функций D-аминокислот у организмов.

В исследовании, опубликованном в этом месяце в Science Advances, группа под руководством Университета Цукубы обнаружила, что D-серин служит химическим сигналом, позволяющим миграцию тканей у морских асцидий, когда они теряют хвост при превращении из головастиков во взрослую форму. Их результаты предлагают более широкое понимание химических сигналов, происходящих во время метаморфоза организма.

У млекопитающих D-серин связывается с ионным каналом в нейронах, называемым рецептором глутамата N-метил-D-аспартатного типа (NMDAR), и регулирует передачу сигналов в мозге. D-серин также играет функциональную роль в тканях кожи млекопитающих. Однако его роль у немлекопитающих изучена меньше, и именно это стремились прояснить исследователи.

«D-серин был обнаружен у таких организмов, как насекомые, нематоды и моллюски, — говорит ведущий автор исследования профессор Ясунори Сасакура. — Его повсеместное присутствие у многоклеточных животных отражает консервативное присутствие белка, превращающего L-серин в его D-форму, — серин-рацемазы».

Предыдущие результаты команды указывали на участие серин-рацемазы в регрессии хвоста у личинок-головастиков морской асцидии Ciona. В этом исследовании они стремились уточнить роль D-серина в этом процессе и обнаружили, что D-серин отвечает за формирование кармана в эпидермисе Ciona, который позволяет хвосту втягиваться в тело. Этот карман формировался, когда D-серин связывался с NMDAR в эпидермисе, вызывая высвобождение заполненных жидкостью везикул.

«Результаты были поразительными, — объясняет профессор Сасакура. — Мы обнаружили, что высвобождение эпидермальных везикул у Ciona очень похоже на процесс, происходящий в коже млекопитающих, включающий поток катионов, опосредованный через NMDAR».

Чтобы оценить, что происходит в отсутствие D-серина во время регрессии хвоста у Ciona, исследовательская группа создала мутацию, отключающую белок, ответственный за превращение L-серина в D-серин. Особи Ciona, лишённые этого белка, не смогли завершить регрессию хвоста, тогда как обычные особи успешно завершили этот процесс.

«Наши результаты дают представление о том, как поддерживается гомеостаз эпидермиса у животных, внося вклад в дальнейшие эволюционные представления о функции D-аминокислот среди многоклеточных животных», — говорит Сасакура.

Статья «D-serine controls epidermal vesicle release via NMDA receptor allowing tissue migration during the metamorphosis of the chordate Ciona» была опубликована в Science Advances.