Фактор теплового шока помогает насекомому оживать после высыхания

Личинка комара-звонца Polypedilum vanderplanki, обитающего в полузасушливых районах Африки, известна способностью оживать после почти полного высыхания, теряя до 97% воды. Международная группа учёных выяснила, что ключевую роль в этом играет ген фактора теплового шока (HSF), присутствующий почти у всех живых организмов.

Исследователи сравнили данные об экспрессии РНК у устойчивого к высыханию P. vanderplanki и у близкого вида Polypedilum nubifer, не обладающего этой способностью. Они обнаружили, что у «спящего» комара сотни генов, включая гены, формирующие «молекулярный щит» от обезвоживания, активируются уже на ранних стадиях высушивания.

Был идентифицирован специфический мотив ДНК TCTAGAA — сайт связывания HSF. Этот мотив был сильно обогащён вокруг сайта начала транскрипции генов, активируемых обезвоживанием у P. vanderplanki, но не у другого вида. Важно, что только у устойчивого вида гены, ответственные за синтез трегалозы (сахара, стабилизирующего клетки в сухом состоянии), содержали мотив TCTAGAA.

Обработка клеточной линии от P. vanderplanki трегалозой активировала многие гены, включая сам ген HSF. Этот эффект трегалозы предотвращался «нокаутом» гена HSF, что подтвердило его центральную роль.

По словам руководителя исследования Олега Гусева, насекомые-экстремофилы в процессе эволюции «позаимствовали» очень консервативный фактор транскрипции HSF для выживания без воды. Данные предполагают следующую цепь событий: HSF активируется при обезвоживании, затем он самоактивируется, связываясь с регуляторной областью собственного гена, что приводит к включению защитных генов.

«Нас очень удивило, что сама трехалоза может активировать HSF», — отметил Гусев.

Потенциальное применение этого открытия — сохранение клеток вне организма в сухом состоянии путём активации гена HSF. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.