Биологи впервые обнаружили в оболочке яиц плодовых мушек амилоиды — белки, скопления которых в головном мозге у человека приводят к нейродегенеративным заболеваниям. При этом описанный авторами амилоид не только не несет вреда насекомым, но и играет важную роль в развитии оболочек яйца. Полученные данные указывают на то, что амилоиды потенциально могут регулировать формирование органов и тканей не только у плодовых мушек, но и у позвоночных животных, в том числе у человека. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.
Некоторые нейродегенеративные заболевания человека, например болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, возникают из-за накопления в головном мозге белковых молекул — амилоидов. Они «склеиваются» между собой и создают крупные нерастворимые агрегаты, нарушающие работу нервных клеток и передачу сигналов между ними. Однако ученые выяснили, что существуют и «безопасные» амилоиды, которые выполняют полезные функции в организме — участвуют в противомикробных реакциях, хранении некоторых гормонов и способствуют защите от ультрафиолета. Кроме того, потенциально амилоиды могут выполнять и другие функции, о которых до сих пор не известно.
Ученые из Института общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН (Санкт-Петербург), Санкт-Петербургского государственного университета и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого впервые обнаружили, что амилоиды необходимы для оплодотворения и нормального развития яйца плодовой мушки Drosophila melanogaster. Авторы изучали это насекомое потому, что дрозофилы удобны для проведения исследований в области генетики: они неприхотливы, быстро размножаются, а их геном полностью расшифрован.
Биологи извлекли из яичников плодовых мушек яйца и выделили все содержащиеся в них белки, устойчивые к воздействию химического соединения, которое разбирает все белковые агрегаты, кроме амилоидных. Анализ показал, что среди таких молекул был белок s36. Далее авторы решили проверить, действительно ли s36 является истинным амилоидом. Для этого ученые обработали яйца красителями, специфически окрашивающими только амилоиды. Этот тест подтвердил, что в оболочке яиц Drosophila melanogaster белок s36 присутствует в амилоидной форме, при этом преимущественно он оказался в плавательных усиках — придатках, обеспечивающих плавучесть яйца, — и в районе микропиле — места, через которое в яйцо при оплодотворении проникает мужская половая клетка.
Чтобы понять, какую роль амилоид s36 играет в развитии зародыша, авторы проанализировали мутантных самок мух, откладывающих дефектные яйца. Наблюдения показали, что в этом случае амилоид s36, хотя и вырабатывается в ооцитах, не накапливается в оболочке яиц. Из-за этого структура оболочки нарушается: не формируются микропиле и плавательные усики, что приводит к стерильности и нежизнеспособности яйца.
«Наши данные впервые показывают, что амилоиды могут контролировать процессы развития у насекомых. Мы предполагаем, что в яйцах плодовых мушек белок s36 нужен для присоединения вспомогательных фолликулярных клеток, а это взаимодействие необходимо для последующих клеточных делений и построения специализированных структур оболочки яйца. В дальнейшем мы планируем продолжить исследования функциональных амилоидов и сфокусировать внимание на изучении того, как амилоиды участвуют в нейровоспалении и нейродегенерации», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Анна Валина, младший научный сотрудник кафедры генетики и биотехнологии СПбГУ и Института общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН.
***
Больше результатов исследований грантополучателей Российского научного фонда и актуальных новостей из мира науки доступны в социальных сетях РНФ Вконтакте и Телеграм