Дефект дыхательной системы плодовой мушки может помочь в изучении аневризм аорты человека

Исследователи из Лейпцигского университета получили новые данные о дыхательной системе плодовых мушек — так называемой трахейной системе, — которые могут быть важны для будущих исследований аневризм. Команда доктора Маттиаса Бера из Института биологии (отдел клеточной биологии) Лейпцигского университета совместно с коллегами из Института мультидисциплинарных наук Общества Макса Планка в Гёттингене провела генетические, клеточно-биологические и биохимические исследования на эмбрионах Drosophila.

Они обнаружили, что клетки трахейной системы плодовой мушки соединены с внеклеточным матриксом белками Dumpy и Piopio. Результаты исследования опубликованы в журнале eLife.

Как устроена система и в чём проблема?

Подобно кровеносной системе или лёгким человека, трахейная система плодовой мушки состоит из сети трубочек. Во время эмбрионального развития насекомых эта сеть заполняется особым веществом (внеклеточным матриксом), которое выделяют окружающие клетки и которое придаёт трубочкам форму. По мере роста органов клетки тесно связаны с этим матриксом и «скользят» вдоль него, формируя трубочки правильной формы и размера.

В этот период силы между клетками и внеклеточным матриксом меняются, например, из-за активного роста клеток. Это может привести к деформации клеточных мембран, поскольку покрывающий их матрикс не может растягиваться вместе с ними.

Решение: молекулярные «ножницы»

В этот момент в игру вступает протеаза Notopleural — фермент, расщепляющий белки или пептиды. Этот фермент действует как пара ножниц, разрезая белок Piopio и разрывая связи между клеткой и матриксом.

«Этот трюк позволяет избежать чрезмерного натяжения и деформации клеточных мембран. Если этого не происходит, в системе трубочек образуются вздутия и трещины, и дыхательная система плодовой мушки перестаёт функционировать», — объясняет старший автор исследования Маттиас Бер.

Связь с болезнями человека

Похожие дефекты возникают в кровеносной системе человека в виде аневризм аорты. Поскольку белки, идентифицированные в исследовании на плодовой мушке, присутствуют в очень похожей форме и у людей, описанный механизм может помочь в будущих исследованиях причин возникновения аневризм аорты и других заболеваний трубчатых органов.