«Стеклобелок» защищает тихоходок от высушивания
Для защиты от обезвоживания тихоходки используют белки вместо углеводов.
Странные существа под названием тихоходки наделали в прошлом году много шуму: в сентябре в Nature Communications была опубликована статья, в которой рассказывалось, в чем секрет невероятной устойчивости тихоходок к радиации и иссушению.
О том, что они способны выживать в очень непростых условиях, было известно и раньше. Сначала оказалось, что их можно встретить буквально везде, от Гималайских гор, на высоте 6000 м, до океанических глубин в 4000 м, от ледников до горячих источников; потом выяснилось, что тихоходки несколько месяцев могут выдерживать температуру жидкого кислорода (-193°С), что они выдерживают давление 6000 атмосфер и дозу радиоактивного излучения, которая более чем в тысячу раз больше той, что смертельна для человека.
«Водяных медведей» (второе название тихоходок, распространенное в англоязычной литературе) отправляли в открытый космос, откуда многие из них возвращались живыми и даже сравнительно успешно размножались. Но как им это удается, долгое время оставалось тайной, и авторы вышеупомянутой статьи в Nature Communications попытались ее раскрыть – им удалось найти геноме тихоходок некий «антирадиационный» ген, благодаря которому ДНК тихоходок сравнительно легко переносила колоссальные дозы жесткого излучения. (На всякий случай уточним, что с молекулярной точки зрения антирадиационным эффектом обладает не сам ген, а закодированный в нем белок.)
Что до иссушения, то тут, вероятно, у тихоходок срабатывает другой механизм. Вообще, долгое время считалось, что они решают проблему с помощью углевода трегалозы, которая при потере воды превращается в стеклоподобную массу. Многие животные, способные выдерживать сильное длительное высушивание, выдерживают его именно благодаря трегалозе, однако в теле тихоходок трегалозы оказалось слишком мало, чтобы она могла их от чего-то защитить. Но зато есть заменитель – в статье в Molecular Cell исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл и Калифорнийского университета в Беркли утверждают, что у тихоходок есть особые белки, которые ведут себя подобно трегалозе.
Сначала Томас Бутби (Thomas Boothby) и его коллеги нашли у трех разных видов тихоходок такие гены, чья активность повышалась при потере воды – очевидно, белки, кодируемые такими генами, должны как-то помогать выживать в трудных условиях. Если их отключали, тихоходки хуже переносили иссушение, если же «противозасуховые» гены пересаживали дрожжам и бактериям, то у них устойчивость к обезвоживанию повышалась. Далее начали изучать свойства собственно белков: оказалось, что они поддерживают функционирование ферментов, которые из-за недостатка воды могли бы перестать работать, а если попытаться высушить эти белки, они образуют стеклоподобную массу, вроде той, которая получается с трегалозой.
«Стеклобелки» тихоходок получили название TDP – сокращение расшифровывается как «внутренне неупорядоченные беки тихоходок». Под внутренней неупорядоченностью тут понимают, что у белковых молекул нет стабильной трехмерной структуры.
Мы неоднократно писали о том, что пространственная укладка аминокислотной цепи уникальна для каждого вида белка и определяет его функции, однако у многих белков нет никакого стабильного трехмерного «портрета», и как раз благодаря своей пространственной аморфности они могут выполнять довольно специфические задачи. В данном случае молекулы с неупорядоченной трехмерной структурой при обезвоживании превращаются в некристаллическую аморфную массу, которая не дает клеточным мембранам схлопываться и рваться, тем самым сохраняя структуру клеток и их органоидов.
Насколько вообще такой способ защиты от иссушения распространен среди тихоходок, покажут дальнейшие исследования: пока что TDP нашли только у трех видов, а всего их существует более 1200. Возможно, изучив в подробностях механизмы устойчивости тихоходок, мы сможем больше узнать о том, как справляются с неблагоприятными условиями другие живые организмы.
По материалам The Scientist.
20 марта 2017
Статьи по теме:
