|
Как тихоходки переживают обезвоживание
|
|
|
|
Некоторые виды тихоходок или водяных медведей, также известные как крошечные водные существа, могут выживать в различных средах, часто враждебных или даже смертельных для большинства форм жизни. Исследователи впервые описывают новый механизм, который объясняет, как некоторые тихоходки могут переносить сильное обезвоживание, не умирая. Они исследовали белки, образующие гель при обезвоживании клеток. Этот гель затвердевает, поддерживая и защищая клетки от механических воздействий, которые в противном случае убили бы их. Было также показано, что эти белки работают в клетках насекомых и даже демонстрируют ограниченную функциональность в культивируемых клетках человека.
|
|
|
|
Тихоходки часто привлекают к себе внимание, несмотря на то, что они такие крошечные. Их сверхъестественная способность выживать в ситуациях, которые убили бы большинство организмов, захватила воображение публики. Можно легко представить, что, расшифровав их секреты, мы сможем применить эти знания к себе, чтобы сделать людей более устойчивыми к экстремальным температурам, давлению и даже обезвоживанию. Пока это всего лишь научная фантастика, но, тем не менее, исследователи, также увлеченные микроскопическими существами, стремятся понять механизмы, ответственные за их живучесть, так как это может принести и другие преимущества.
|
|
|
«Хотя вода необходима для всей жизни, о которой мы знаем, некоторые тихоходки потенциально могут жить без нее десятилетиями. Хитрость заключается в том, как их клетки справляются с этим стрессом в процессе обезвоживания», — сказал доцент Такеказу Куниеда из Токийского университета. Отдел биологических наук. «Считается, что, когда вода покидает клетку, какой-то белок должен помогать клетке поддерживать физическую силу, чтобы избежать разрушения самой себя. tardigrades отвечают за защиту своих клеток от обезвоживания».
|
|
|
|
Недавние исследования белков CAHS показывают, что они могут чувствовать, когда инкапсулирующая их клетка становится обезвоженной, и тогда они начинают действовать. Белки CAHS образуют гелеобразные нити по мере высыхания. Они образуют сети, которые поддерживают форму клетки, когда она теряет воду. Этот процесс обратим, поэтому по мере регидратации клеток тихоходок филаменты удаляются со скоростью, не вызывающей чрезмерного стресса в клетке. Интересно, что белки проявляли такое же действие даже при выделении из клеток тихоходок.
|
|
|
|
«Попытка увидеть, как белки CAHS ведут себя в клетках насекомых и человека, столкнулась с некоторыми интересными проблемами», — сказал ведущий автор Акихиро Танака, аспирант лаборатории. «Во-первых, для того, чтобы визуализировать белки, нам нужно было окрасить их так, чтобы они были видны под нашими микроскопами. Однако типичный метод окрашивания требует растворов, содержащих воду, что, очевидно, сбивает с толку любой эксперимент, в котором концентрация воды является фактором, который необходимо исследовать. Поэтому мы обратились к решению на основе метанола, чтобы обойти эту проблему».
|
|
|
|
Исследования механизмов, связанных с сохранением клеток или организмов в сухом состоянии, могут иметь множество применений в будущем. Куниеда и его команда надеются, что благодаря этим новым знаниям исследователи смогут найти способы улучшить сохранение клеточных материалов и биомолекул в сухом состоянии. Это могло бы продлить срок годности материалов, используемых для исследований, лекарств с коротким сроком годности или, возможно, даже целых органов, необходимых для трансплантации.
|
|
|
|
«Все, что связано с тихоходками, завораживает. Экстремальный диапазон окружающей среды, в которой могут выжить некоторые виды, заставляет нас исследовать невиданные ранее механизмы и структуры. Для биолога эта область — золотая жила», — сказал Куниеда. «Я никогда не забуду день Нового 2019 года, когда я получил электронное письмо от Томоми Накано, другого автора статьи. Она работала допоздна, пытаясь увидеть конденсацию белков CAHS, и наблюдала первые сети филаментов CAHS в культивируемых клетках человека. Я был поражен, увидев такие четко очерченные микроскопические изображения этих вещей. Я впервые видел такое. Это был поистине счастливый новый год!» Однако знание того, как изолировать и активировать эти специальные белки, — это только начало. Куниеда и его команда планируют изучить более 300 других видов белков, некоторые из которых, вероятно, играют роль в невероятной способности этих крошечных водяных медведей сохранять жизнь. Исследование было опубликовано в PLoS Biology.
|
|
|
|
Источник
|
