By 
Дослідники виявили гени та білки, відповідальні за швидке відкликання рук геліозоїдів у відповідь на зміни в навколишньому середовищі. Це один із найшвидших відомих прикладів рухливості клітин. Raphidocystis contractilis є типом еукаріотів у групі Heliozoa, які зустрічаються в прісній, солонуватій і морській воді. Ці організми відомі як «сонячні хробаки» завдяки своїм випромінюючим рукам, схожим на пальці, або аксоподіям, які надають їм сонячного вигляду.
Аксоподії R. contractilis складаються з гетеродимерів альфа-бета-тубуліну, які утворюють мікротрубочки. Незважаючи на його здатність швидко втягувати руки у відповідь на подразники, механізм такого швидкого вкорочення рук залишається загадкою.
З цією метою команда дослідників, у тому числі професор Мотонорі Андо, доктор Різа Ікеда (обидва з лабораторії клітинної фізіології) і доцент Маюко Хамада (з морського інституту Ушімадо) з Університету Окаяма, Японія, досліджували залучений механізм в одному з найшвидших рухів клітин у живому світі.
Отже, з чого все почалося? Поділяючи мотивацію свого дослідження, професор Андо каже: «Нещодавно в різних гідросферах префектури Окаяма було виявлено широкий спектр геліозоїдів, що дає зрозуміти, що кілька видів сонячних черв’яків живуть в одному середовищі. Ми намагаємося розгадати таємниці навколо цих найпростіших і поступово розширювати горизонти наших знань».
Автори розпочали своє дослідження з імунологічного мічення білка тубуліну та спостереження за його рухом до та після скорочення аксоподії. Вони виявили, що до вкорочення тубуліни систематично розташовувалися по всій довжині аксоподії, але після видалення аксоподії вони швидко накопичувалися на поверхні клітини. Це змусило їх припустити, що під час швидкого відходу аксоподії мікротрубочки миттєво розпадаються на тубулін. Проте деградація мікротрубочок, як правило, не є швидким явищем; воно прогресує досить повільно.
Як же тоді R. contractilis міг досягти цієї зміни так швидко?
Дослідники припустили, що це можливо, якщо мікротрубочки розщеплюються в кількох місцях одночасно. Щоб підтвердити свою гіпотезу, автори вирішили знайти білки та гени, залучений в миттєвому розщепленні мікротрубочок у R. contractilis. Їхні висновки нещодавно були опубліковані в The Journal of Eukaryotic Microbiology.
Дослідники виконали секвенування транскриптомів de novo (аналіз генів, експресованих у певний час у клітині) і ідентифікували близько 32 000 генів у R. contractilis. Цей набір генів був найбільш схожий на той, що знайдений у найпростіших (які є одноклітинними організмами), за ними йдуть багатоклітинні організми (багатоклітинні організми з добре диференційованими клітинами; це включає людей та інших тварин).
Гомологічний і філогенетичний аналіз отриманого набору генів виявив кілька генів (і відповідних їм білків), залучених до руйнування мікротрубочок. Серед них найбільш важливими були катанін p60, кінезин і кальцієві сигнальні білки. Катанін p60 брав участь у контролі довжини аксоподіального плеча. Було знайдено кілька дублікатів генів кінезину. Серед ідентифікованих кінезинів було виявлено, що кінезин-13, головний дестабілізаційний білок мікротрубочок, відіграє важливу роль у швидкому скороченні аксоподій. Сигнальні гени кальцію регулюють надходження іонів кальцію в клітину з її оточення та індукцію аксоподіального відходу.
Дослідники також помітили відсутність генів, пов’язаних із формуванням і рухливістю джгутиків, що вказує на те, що аксоподії R. contractilis не еволюціонували з джгутиків. Хоча багато генів залишаються некласифікованими, нещодавно встановлений набір генів слугуватиме еталоном для майбутніх досліджень, спрямованих на розуміння аксоподіальної рухливості R. contractilis.
Axopodia Heliozoan може функціонувати як чутливий датчик. Вони можуть виявляти найменші зміни в навколишньому середовищі, наприклад, наявність іонів важких металів і протиракових препаратів. Обговорюючи своє бачення майбутнього, професор Андо ділиться: «Ми вважаємо, що аксоподіальну реакцію геліозоїдів можна використовувати як індекс для розробки тимчасових пристроїв виявлення та моніторингу забруднення навколишнього середовища та водопровідної води. Його також можна використовувати як нову систему біологічного аналізу для первинного скринінгу нових протипухлинних препаратів. У майбутньому ми плануємо продовжувати працювати разом як команда, щоб покращити фундаментальні та прикладні дослідження цих організмів».
Геліозої ще раз довели, що одна клітина має величезний потенціал змінити світ. Бажаємо авторам успіхів у втіленні свого бачення в реальність!
Comments