Как клетки реагируют на стрессовые условия

Понимание того, как клетки и организмы млекопитающих адаптируются к резким изменениям температуры и доступности пищи и воды, необходимо для защиты благополучия человека в условиях меняющегося климата. Исследователи Института изучают эти механизмы, подвергая клетки различных млекопитающих повышенным и пониженным температурам.

Изучение гибернации

Синиша Хрватин, член Института и доцент биологии MIT, исследует зимнюю спячку животных. Он объясняет: «Чтобы пережить холодные зимы и нехватку пищи, некоторые животные впадают в спячку, снижая метаболизм и температуру тела для сохранения энергии. Однако повышенные температуры окружающей среды, по-видимому, мешают животным входить в глубокую спячку, что может снизить их выживаемость зимой». Лаборатория Хрватина изучает, как изменения температуры влияют на способность животных входить в гибернацию и подобные ей состояния.

Угроза фертильности

Повышение температур, как прогнозируется, вызовет стерильность у многих видов насекомых, рыб и млекопитающих, усугубляя глобальное снижение фертильности. Исследователи Института используют свой опыт в изучении зародышевых клеток (предшественников яйцеклеток и сперматозоидов), чтобы изучить этот феномен.

Постдокторант лаборатории Леманна Арджуна Раджакумар говорит: «Мы начали с изучения организмов, которые эволюционно приобрели способность адаптироваться к аномальным температурам. Ключевой вопрос: модифицировали ли эти организмы свою зародышевую линию для этого? Мы наблюдаем молекулярные механизмы температурного восприятия в зародышевых клетках у нескольких видов Drosophila».

Белки и устойчивость к обезвоживанию

Некоторые виды животных и растений выработали способность выживать и даже процветать в экстремальных условиях. Понимание этих механизмов может стать основой для биотехнологий, позволяющих другим видам адаптироваться к изменению климата.

Член Института Анкур Джайн изучает роль белков LEA (Late Embryogenesis Associated) в способности переносить сильное обезвоживание (толерантность к десикации), которая есть у некоторых животных, бактерий и растений.

Джайн объясняет: «На определенном этапе семена растений подвергаются запрограммированному обезвоживанию, теряя около 90% воды. Хотя неясно, как они остаются жизнеспособными, этот процесс связан с массовой активацией генов, кодирующих белки LEA». Это семейство белков также обнаружено у животных, устойчивых к обезвоживанию, таких как тихоходки и пустынные скорпионы. Экспрессия белков LEA придает толерантность к десикации и некоторым бактериям.

«Наша команда развивает идею о том, что эти белки образуют гелеподобную сеть, удерживающую воду, — говорит Джайн, также доцент биологии MIT. — Как только мы лучше поймем механизмы толерантности к обезвоживанию, мы планируем разработать трансгенные модели с повышенной устойчивостью к дегидратации».