Тихоходки используют уникальный белок для защиты от высыхания
Тихоходки, микроскопические животные, также известные как водяные медведи и моховые поросята, способны выживать в экстремальных условиях, включая высыхание на срок до десяти лет и более. Учёные выяснили, что этот навык связан с уникальным набором белков, названных тардиград-специфичными внутренне неупорядоченными белками (TDPs).
Ключевое открытие:
- Исследование, опубликованное в Molecular Cell 16 марта, показывает, что тихоходки эволюционировали уникальные гены, кодирующие TDPs, которые и обеспечивают устойчивость к высыханию.
- Эти белки можно использовать для защиты другого биологического материала (бактерий, дрожжей, ферментов) от десикации.
Разгадка старой тайны:
- Ранее считалось, что устойчивость к высыханию обеспечивает сахар трегалоза, как у дрожжей или некоторых нематод.
- Однако у тихоходок трегалоза была обнаружена в низких концентрациях или отсутствовала вовсе, а ген, необходимый для её синтеза, не был найден.
Ход исследования:
- Учёные проанализировали активность генов у тихоходок в разных состояниях: без стресса, при высыхании и заморозке.
- Были обнаружены гены, активность которых резко возрастала в процессе высыхания. Они кодируют TDPs — белки без фиксированной трёхмерной структуры (внутренне неупорядоченные белки, IDPs).
- Аналогичные гены были найдены у трёх разных видов тихоходок. У вида, который высыхает быстрее всех, эти гены активны постоянно, что, вероятно, и ускоряет процесс адаптации.
- Чтобы подтвердить защитную функцию TDPs, гены, кодирующие их, встроили в дрожжи и бактерии. TDPs успешно защитили эти организмы от высыхания.
Механизм действия:
- Трегалоза у других организмов защищает от высыхания, образуя при обезвоживании стеклообразные твёрдые структуры вместо кристаллов.
- TDPs действуют аналогично, также формируя стеклообразную среду. Нарушение этого процесса приводит к потере защитных свойств белков.
Потенциальное применение:
Белки TDPs могут найти применение в:
- Защите сельскохозяйственных культур от засухи.
- Стабилизации чувствительных фармацевтических препаратов в сухом виде, что решает проблему необходимости их хранения в холоде.