A hősokk-rendszer segíti a hibát, hogy a száradás után életre keljen

Az alvó chironomid lárvája, a Polypedilum vanderplanki - egy szúnyogszerű rovar, amely Afrika félszáraz területein lakik - közismert, hogy szinte teljesen kiszáradva képes életre kelni, és akár 97% -át is elveszíti. a test víztartalma. Azonban a genetikai mechanizmusok, amelyeket a rovarok használnak ennek a bravúrnak az eléréséhez, és különösen a szárító toleranciát kiváltó főgén azonossága, továbbra is megfoghatatlan. Most egy nemzetközi együttműködés kutatói, köztük Oleg Gusev a RIKEN Innovációs Központból, valamint a NARO, a Kazan Szövetségi Egyetem (Oroszország) és a Skoltech Egyetem (Oroszország) munkatársai felfedezték, hogy a hősokk-faktor nevű gén - amely valamilyen formában jelen van a föld szinte minden élő szervezete - a faj összefogta a kiszáradás túlélése érdekében.

hogy

A hősokk-faktor - amely gerincteleneknél egyetlen formában létezik, a gerincesekben azonban többféle formában létezik - elengedhetetlen része az élő sejtek azon képességének, hogy túléljék a stresszes körülményeket, mint például a hő, a hideg, a sugárzás és, kiderül, a kiszáradás. A sivatagi rovarokban a kutatók azt találták, hogy a gén bizonyos körülmények között képes önmagát szabályozni, és ez a szabályozás számos downstream folyamathoz vezet, beleértve a hősokk-fehérjék szintézisét, amelyek képesek megvédeni a sejtben lévő fehérjéket a rossz szétnyílástól.

A Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban megjelent kutatás elvégzéséhez a kutatók összehasonlították az alvó chironomid RNS-expressziójának adatait egy szorosan rokon fajjal, a Polypedilum nubiferrel, amely nem képes túlélni a kiszáradást. Megállapították, hogy az alvó kironomidában a kiszáradás korai szakaszában már több száz gén, köztük olyan gének is kifejeződtek, amelyekről ismert, hogy részt vesznek a dehidratáció miatti károsodások elleni "molekuláris pajzs" kialakításában. Felfedezték, hogy egy bizonyos DNS-motívum, a TCTAGAA, amely a HSF kötőhelye, erősen gazdagodott az alvó kironomidban a szárítás által aktivált gének transzkripciós kezdőhelye körül, a többi faj azonban nem. Érdekes módon azt tapasztalták, hogy a szárítást toleráns fajokban, de a másikban nem, a trehalóz szintéziséért felelős gének - egy cukor, amely száraz állapotban képes stabilizálni a sejteket - tartalmazzák a TCTAGAA motívumot.

A trehalóz szerepének további megvilágítása érdekében az alvó kironomidból származó tenyésztett sejtvonalat cukorral kezelték, és megállapították, hogy a kiszáradás által aktivált gének közül sok aktiválódott, továbbá, hogy a trehalóz-kezelés a a HSF gén. A trehalóz ezen hatását a HSF gén leütésével akadályozták meg, ami azt mutatta, hogy a HSF egyértelműen részt vett a válaszban.

Oleg Gusev szerint, aki a csoportot vezette: "Nagyon érdekes volt számunkra az a felfedezés, miszerint a hősokk-tényező a gén expressziójának fontos szabályozója a kiszáradásra reagálva. Úgy tűnik, hogy ezek az extremofil rovarok az evolúció folyamatában nagyon konzervatívak voltak a transzkripciós faktor és a saját szükségleteikre kifejtett hatása, hogy víz nélkül is túlélhessenek egy speciális génszerkezet fejlesztésével és genomszekvenciájuk "hozzáigazításával" ezekhez az "igényekhez". Adataink a következő történetet sugallják: A dehidráció során a HSF aktiválódik, majd a HSF valójában önmagát - úgy aktiválódik, hogy a saját génjének upstream régiójához kötődik. Ez a downstream gének aktiválódásához vezet, amelyek lehetővé teszik a rovarok számára a kiszáradás túlélését. Számunkra nagyon meglepő volt az a megállapítás, hogy maga a trehalóz képes aktiválni a HSF-et. "

A jövőre nézve folytatja: "Ennek a megállapításnak az egyik lehetséges alkalmazása a testen kívüli sejtek száraz állapotban történő megőrzése lesz, ha aktiválni tudjuk a HSF gént. Most már jól megértettük, hogyan működik ez a rovar, ezért meg akarjuk vizsgálni, hogy ez más organizmusokra is igaz-e. "