Протисты Raphidocystis сontractili способны двигать своими отростками с рекордной для клеток скоростью. Японские исследователи смогли объяснить, как им это удается, а также определить белки и гены, участвующие в столь быстром процессе. По мнению авторов работы, клетки R. сontractili могут оказаться отличными сенсорными системами, отслеживающими изменения окружающей среды.
Протисты Raphidocystis сontractilis относятся к группе солнечников (Heliozoa). Эти одноклеточные обитают в морской воде и имеют лучевидные отростки — аксоподии. Каждая аксоподия содержит субъединицы белка тубулина, которые образуют микротрубочки. В ответ на внешние раздражители R. сontractilis способен отдергивать свои аксподии с рекордной для клетки скоростью.
Однако механизм, лежащий в основе этого чрезвычайно быстрого движения, до сих пор оставался загадкой. Теперь ученые из Университета Окаяма (Япония) смогли объяснить его и предложить практическое применение. Результаты их исследования опубликованы в журнале Journal of Eukaryotic Microbiology.
Авторы начали свою работу с иммуномаркировки тубулина, а также с наблюдений за его состоянием до и после сокращения аксоподии. Оказалось, перед укорочением отростка субъединицы тубулина систематически располагались по всей длине аксоподий, но после они сосредотачивались на поверхности клетки. Это навело ученых на мысль, что при быстром отдергивании аксоподий микротрубочки мгновенно распадаются на отдельные субъединицы белка.
Но деградация микротрубочек, как правило, не быстрое явление. Поэтому ученые предположили, что у R. сontractilis микротрубочки одновременно расщепляются в нескольких местах. Чтобы подтвердить свою гипотезу, они занялись поиском белков и генов, участвующих в мгновенном расщеплении тубулина.
Для этого исследователи провели секвенирование транскриптома — это анализ генов, экспрессирующихся в клетке в определенное время. В результате удалось идентифицировать около 32 тысяч генов.
Гомологический и филогенетический анализ этого набора позволил обнаружить несколько генов и их белков, участвующих в разрушении микротрубочек. Среди них наиболее важными были катанин р60, кинезин и сигнальные белки кальция. Катанин р60 участвует в контроле длины акспоподии. Кинезин-13 — основной белок, дестабилизирующий микротрубочки. Сигнальные белки реагируют на поступление ионов кальция в клетку и индуцируют отдергивание аксоподий.
По мнению исследователей, акспоподии R. сontractilis могут функционировать как чувствительный сенсор, обнаруживающий мельчайшие изменения окружающей среды, такие как присутствие ионов тяжелых металлов или противораковых препаратов.