Исследователи выяснили, как черви передают потомству знания о патогене
Круглые черви Caenorhabditis elegans питаются бактериями, такими как Pseudomonas aeruginosa. Однако в определённых условиях P. aeruginosa становится патогенной и вызывает заболевание у червей.
В 2019 году лаборатория Коллин Мёрфи из Принстона показала, что черви-матери, заболевшие от P. aeruginosa, учатся избегать эту бактерию. Это поведение избегания передаётся их потомкам вплоть до праправнуков, но исчезает после четырёх поколений.
Исследователи задались вопросом, как черви определяют, какую бактерию они едят. Соавторы Рэйчел Калетски и Ребекка Мур кормили червей безвредной бактерией, в которую добавляли различные материалы, выделенные из патогенной P. aeruginosa.
Ключевое открытие: Вместо сигнала от метаболитов бактерий черви «считывают» бактериальные малые РНК, особенно те, что коррелируют с патогенным состоянием бактерий. Наследуемое поведение избегания требует наличия одной конкретной бактериальной малой РНК — P11.
- Сама по себе малая РНК P11 не делает червей больными. Просто обнаружение присутствия P11 достаточно, чтобы черви избегали бактерии и передавали это знание четырём поколениям потомков.
Механизм передачи:
- Черви поедают бактерию, и P11 поглощается и обрабатывается их кишечником.
- P11 попадает в яйцеклетки и сперматозоиды червя (C. elegans — гермафродиты).
- Оттуда P11 доставляется в нейрон, контролирующий поведение избегания у матери.
- В нейроне P11 вызывает разрушение матричных РНК червя, кодирующих белок макойлин.
- Отсутствие этого белка заставляет червя избегать патогенной бактерии.
- Присутствие P11 в половых клетках обеспечивает его доступность для последующих поколений.
Значение работы:
По словам Коллин Мёрфи, это первый известный пример, когда животный организм «считывает» малую РНК патогена и вырабатывает ответ, помогающий ему оставаться здоровее — своего рода зарождающийся адаптивный иммунный ответ.
Доктор Джули Клейкомб, эксперт по малым РНК, отмечает, что существует мало примеров межвидовой молекулярной коммуникации через малые РНК и адаптивных трансгенерационных поведенческих изменений в ответ на них. Данное исследование задаёт высокий стандарт для понимания таких явлений.
Исследование было опубликовано 9 сентября 2020 года в журнале Nature.