Генетические приспособления организма к обезвоживанию изучили специалисты из Москвы и Красноярска совместно со своими коллегами из Японии и США. Биологам удалось найти у личинки комара-звонца гены, позволяющие им выживть даже после потери 97% содержащейся в теле воды, передаёт «Газета.Ru» со ссылкой на журнал Nature Communications.
С российской стороны в работе участвовали специалисты Института фундаментальной биологии и медицины Казанского федерального университета, факультета биоинженерии и биоинформатики, биологического факультета и Института физико-химической биологии Московского государственного университета им М.В. Ломоносова, а также Научно-исследовательского института физико-химической медицины.
У многоклеточных животных приспособление к обезвоживанию встречается редко. Самый большой и сложно устроенный представитель фауны с такой особенностью – личинка комара-звонца Polypedilum vanderplanki. Комары-звонцы – мелкие летающие над водой насекомые, человека они не кусают, а их личинки знакомы всем любителям аквариумных рыбок под названием мотыль.
Ученые сравнили геномы двух видов комаров-звонцов: Polypedilum vanderplanki, который способен переносить обезвоживание, иPolypedilum nubifer, который этим качеством не обладает. Цель состояла в том, чтобы сравнить их и найти то, что на генном уровне обеспечивает устойчивость к дегидратации.
Группа учёных под руководством Олега Гусева из Казанского федерального университета выяснила, что у Polypedilum vanderplankiпри дегидратации появляются белки, которые замещают воду. Они называются LEA-белками. Эти белки обычно накапливаются в семенах растений, благодаря чему семена устойчивы к высушиванию.
Также важную для выживания при обезвоживании играют гены антиоксидантов и группа ферментов, которые предотвращают старение белков, частично восстанавливая повреждённые аминокислоты – у комара таких ферментов не один, а 14. Кроме того, комары-звонцы – единственные насекомые, у которых есть гемоглобин, используемый для дыхания. Их личинки – это мотыль, они красные. И у них есть гены гемоглобина, которые при обезвоживании активизируются.
Наконец, один из важнейших компонентов устойчивости – сахар трегалоза. Вода в теле личинки при обезвоживании замещается на комбинацию белков и сахар-трегалозу. И гены фермента, который делает этот сахар, тоже активизируются.
Теперь учёные собираются «научить» выживанию при обезвоживании и клетки человека, правда, не в живом организме, а в культуре.
«Теперь мы знаем, какие компоненты для этого нужны. В составе международной группы на базе Казанского университета мы работаем над этим. Особенно приятно, что сейчас эти наши исследования, их различные направления получили поддержку сразу из нескольких российских источников, включая Министерство образования, Российский научный фонд и Российский фонд фундаментальных исследований», – заявил Олег Гусев.