Срочные новости раздела
Новое семейство белков беспозвоночных поможет в изучении энергообмена клетки

Новое семейство белков беспозвоночных поможет в изучении энергообмена клетки

Российские ученые описали неизвестное ранее семейство белков, распространенных среди беспозвоночных животных. Вероятно, его представители участвуют в процессе энергетического обмена, который важен для превращения личинки во взрослую форму. Подобные открытия проливают свет на понимание принципов работы организмов и могут помочь восстановить ход эволюции многоклеточных организмов.

Личинка губки Halisarca dujardinii с флуоресцентной меткой на ДНК (синий) и тубулин — белок жгутиков, находящийся в поверхностных клетках (желтый). Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия, 100-кратное увеличение. © Илья Борисенко

Губки — одна из древнейших ветвей в эволюции многоклеточных животных, появившаяся задолго до человека. Изучая процессы их жизнедеятельности, можно предположить, каковы они были у древних существ, а также воспроизвести их экспериментально. Именно поэтому губки часто становятся объектом исследований молекулярной эволюции и эволюции строения тела животных.

Одно из популярных направлений работ связано с изучением развития и регенерации губок. Жизненные циклы этих беспозвоночных очень разнообразны, а способности к восстановлению почти безграничны: можно разделить губку на клетки, и она соберется заново. Это дает большой простор для экспериментов и наблюдений за развитием животного с самых ранних стадий, когда зародыш формируется внутри материнского организма. По мере созревания подвижная личинка выходит в окружающую среду, оседает на субстрат, прикрепляется и начинает свое превращение (метаморфоз) в маленькую зрелую губку. Стадии развития известны, однако до сих пор непонятна биохимия этого процесса, в частности особенности энергообмена. Без их знания не удастся понять, как совершенствовался метаморфоз в ходе сотен миллионов лет эволюции и почему он пошел по определенному пути.

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург), Института биологии развития имени Н.К. Кольцова РАН (Москва), Института цитологии РАН (Санкт-Петербург), Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) и Университета Экс-Марселя (Франция) определили последовательность нового белка личинок губок, который назвали ильборин. Аналоги этого белка также обнаружены у стрекающих (тип многоклеточных животных, к которому относятся, например, гидры), плоских червей и иглокожих — однако до сих пор не было известно, какую роль он играет в организме и зачем связывается с ионами кальция.

Группа профессора кафедры эмбриологии СПбГУ Александра Ересковского уже много лет разрабатывает модель морфогенезов на морской губке Halisarca dujardini. Ученые исследуют эмбриональное развитие, процессы метаморфоза и регенерации. В метаморфозе принимают участие жгутиковые клетки, покрывающие личинку губки, — ранее авторы выяснили, что в них содержится белок ильборин. Он играет важную роль в соединении клеток и связывает ионы кальция, без которых личинка буквально рассыплется. Правда, тогда он не был идентифицирован — это стало возможно лишь с появлением методов высокопроизводительного секвенирования РНК.

В новом исследовании ученые собирали морских губок H. dujardini в районе Морской биологической станции СПбГУ в Белом море и содержали в аквариумах при температуре 14°С, комфортной для размножения. Личинки переносили в искусственную морскую воду без кальция и при помощи центрифуги разделяли их на клетки. Из жгутиковых клеток извлекали белки, строение которых выявляли с помощью масс-спектрометрии, а геномную последовательность — посредством секвенирования. Среди них оказался и ильборин. Также ученые провели компьютерный анализ белков-гомологов, произошедших от общего с ильборином предка, у различных животных.

В новом белке обнаружили два домена — так называют особые участки белков, которые имеют сходные функции и строение у разных организмов. Один домен отвечает за связывание ионов кальция и встречается во многих белках, реагирующих на уровень этого металла в клетке. Второй часто находится в ферментах, которые способны ускорять химические реакции и участвуют в обмене веществ. Компьютерный анализ показал, что ильборин может взаимодействовать с одним из важнейших соединений — аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ), служащей универсальным источником энергии. Сопоставив данные о том, в каких клетках личинки находится белок и какие функции может выполнять, ученые предположили, что он, вероятно, участвует в энергетическом обмене и вовлечен в метаморфоз у личинок губок.

«Пока неясно, какую конкретно роль играет новый белок в энергетическом обмене и как именно регулирует связывание ионов кальция. Широкое распространение гомологов ильборина среди беспозвоночных и его большое количество в жгутиковых личиночных клетках губок позволяет предположить, что он имеет важное значение в этом процессе. В будущем мы надеемся прояснить его функции», — комментирует один из авторов статьи Илья Борисенко, кандидат биологических наук, ассистент кафедры эмбриологии СПбГУ.

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

Статья опубликована в журнале Open BiologyИнформация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Ученым из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН удалось «сварить» патогенные бактерии — золотистый стафилококк и синегнойную палочку — с помощью лазера среднего инфракрасного диапазона.
подробнее...

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе смогли получить антитела к одному из белков короновируса SARS-CoV-2 в куриных яйцах. Антитела, полученные из яиц, могут быть использованы для
подробнее...

Исследователи из Сколтеха и их российские и испанские коллеги экспериментально подтвердили работоспособность концепции нанотомографии давления — нового метода отображения внутренней структуры
подробнее...

Группа физиков из 10 стран сообщила об экспериментальном исследовании того, как электрический квадрупольный и магнитный дипольный моменты изотопов индия зависят от числа нейтронов в них. Ядро индия
подробнее...

Исследователи из Сколтеха, МГУ, Научно-технологического университета «Сириус» и Института биоорганической химии РАН исследовали роль двух бактериальных генов, которые помогают поддерживать целостность
подробнее...

Группа ученых из Кольского научного центра РАН и Санкт-Петербургского государственного университета открыла новый минерал в якутском месторождении Кестёр в Верхоянском крае, который может стать
подробнее...

Окаменелости плезиозавров, найденные в древнем русле реки в пустыне Сахара позволяют предположить, что некоторые вымершие виды, которые традиционно считались морскими существами, могли обитать и в
подробнее...

Палеогенетики прочитали самый старый геном домашней лошади из Америки. Им удалось отсеквенировать ДНК из зуба, найденного в испанском городе раннего колониального периода на Гаити. Ученые подтвердили
подробнее...

Вымершие гигантские марабу с острова Флорес, которых считали нелетающими, все же были способны к активному полету. К такому выводу пришли палеонтологи, проанализировав кости этих птиц, обнаруженные за
подробнее...

Исследование ученых из Университета Западного Онтарио показало, что в период зимней спячки колорадские жуки разрушают митохондрии в собственных мышцах, а пробуждаясь, вновь их восстанавливают.
подробнее...

Исследователи из Франции разработали инновационного «наноробота» полностью из молекул ДНК. Он поможет тщательнее изучить на микроскопическом уровне механизмы, которые имеют решающее значение для
подробнее...

Китайские физики экспериментально поиграли в квантовую игру Мермина — Переса с помощью гиперзапутанных фотонов. Эта игра представляет собой пример квантовой псевдотелепатии, то есть игры, в которой
подробнее...

Команда исследователей из Сколтеха и Томского политехнического университета применила уникальную технологию, используемую в аэрокосмической промышленности, для синтеза карбида гафния-тантала —
подробнее...

Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из Китая доказали возможность генерации магнитного поля в диэлектриках с низким показателем преломления. К ним относятся стекло,
подробнее...

Палеонтолог Ромен Давид (Romain David) из Музея естественной истории в Лондоне выдвинул гипотезу, согласно которой относительный размер полукружных каналов во внутреннем ухе позвоночных зависит от их
подробнее...

Израильские физики построили теорию взаимодействия атома с излучением в среде фотонного временного кристалла. Так называют однородный материал, чья диэлектрическая проницаемость периодически меняется
подробнее...

Когда некоторые из магнитных материалов охлаждаются ниже какой-то определенной температуры, происходит нечто интересное. Направления вращения электронов атомов как бы «замораживаются», они застывают,
подробнее...

Согласно теории, далекие транснептуновые объекты ― естественный результат долговременной эволюции Солнечной системы, включающей мигрирующие планеты-гиганты и самогравитирующий планетезимальный диск.
подробнее...