Исследование гормонов планарий может помочь в изучении паразитических плоских червей
Исследование пептидных гормонов в мозге, казалось бы, примитивного плоского червя — планарии — выявило удивительную сложность её нервной системы и открывает новый подход для борьбы с одним из основных паразитарных заболеваний.
Исследование опубликовано в журнале с открытым доступом PLoS Biology.
Планария Schmidtea mediterranea известна своими выдающимися способностями к регенерации. Она существует в половой и бесполой формах. Бесполые планарии размножаются делением надвое с последующей регенерацией. Половые планарии являются гермафродитами. Некоторые могут переключаться между формами.
Свободноживущая планария представляет интерес и из-за родства с паразитическими плоскими червями. Например, черви рода Schistosoma паразитируют на более чем 200 миллионах человек в мире. Личинки шистосом проникают через кожу. Внутри хозяина черви созревают, спариваются и производят тысячи яиц, повреждающих внутренние органы.
"Шистосомоз — одно из основных забытых тропических заболеваний в мире", — сказал профессор Филип Ньюмарк. "Ключ к патологии болезни — удивительная репродуктивная способность паразита".
Предыдущие исследования предполагали роль сигналов нервной системы в размножении планарий, но эта роль была мало изучена.
Исследователи начали с нарушения обработки нейропептидов у половозрелых планарий, что привело к регрессу их репродуктивных органов до примитивной стадии. Это стало доказательством влияния нейропептидов на половое развитие.
Нейропептиды образуются из более длинных молекул-прогормонов. Их идентификация — сложная задача из-за малого размера (обычно 3–40 аминокислот).
Используя биоинформатику и масс-спектрометрию, исследователи идентифицировали 51 ген, кодирующий более 200 пептидов. Лаборатория Джонатана Суидлера определила биохимические свойства 142 из них.
Анализ экспрессии 51 гена прогормона в разных тканях показал уникальный паттерн для каждого гена. Некоторые экспрессировались только в специфических клетках мозга и других тканях.
"Эти пептиды показывают, что мозг планарии гораздо сложнее, чем мы думали", — сказал Ньюмарк.
С помощью РНК-интерференции учёные заблокировали активность специфических генов прогормонов у половых и бесполых планарий. Это выявило разные "подписи" экспрессии пептидных гормонов у двух форм.
Сравнение привело к открытию, что один нейропептид, npy-8, существенно влияет на развитие и поддержание репродуктивной системы. Блокировка его экспрессии у зрелых половых планарий вызывала регресс семенников и других репродуктивных органов. Блокировка у молодых особей предотвращала нормальное развитие половых органов.
Это открытие может указать на новый подход для борьбы с паразитическими плоскими червями. Подавление репродуктивных способностей шистосомы, например, могло бы стать эффективным лечением.
"Планария — относительно безобидное животное, имеющее отношение к огромной проблеме здоровья человека", — сказал Суидлер.
Исследование также подтверждает ценность планарии как модельного организма. Её способность к регенерации, простота содержания в лаборатории, существование в двух формах и вновь оценённая сложность мозга, использующего многие сигнальные молекулы, важные для позвоночных, усиливают её полезность для науки.