Секретом устойчивости тихоходок к высыханию оказались «стекленеющие» белки

Тихоходки известны своими способностями переносить самые экстремальные испытания. Эти микроскопические животные выдерживают кипячение и замораживание в жидком азоте, давление в тысячи атмосфер, космический вакуум и полное отсутствие воды. В неблагоприятных условиях они могут проводить многие годы в устойчивом обезвоженном состоянии криптобиоза. Особую роль в этом играют необычные «стекленеющие» белки, предохраняющие клеточные органеллы тихоходок от разрушения. Об открытии нового механизма устойчивости тихоходок рассказал исследователь Университета Северной Каролины Томас Бутби (Thomas Boothby), выступивший на ежегодной конференции Американского общества клеточной биологии. Статья исследователя («Разупорядоченные белки тихоходок опосредуют устойчивость к пересыханию за счет витрификации») готовится к публикации.
Криптобиоз тихоходок активно изучается уже несколько десятков лет. В неблагоприятных обстоятельствах эти крошечные животные «съеживаются», проницаемость их кутикулы резко снижается, а в тканях начинается синтез трегалозы, которая, видимо, замещает в мембранах и структурах их клеток воду, позволяя организму переносить практически полное высушивание. Метаболизм практически полностью останавливается – в такой форме «бочки» (tun) тихоходки могут проводить, по некоторым сведениям, десятки, а то и сотни лет. Существуют указания на то, что многие механизмы устойчивости могут быть заимствованы: в предыдущей своей работе, опубликованной журналом PNAS, Томас Бутби с соавторами показали на существование у них горизонтального переноса генов.
В своем новом докладе Бутби сообщил об обнаружении у тихоходок генов «изначально разупорядоченных белков» (Intrinsically Disordered Proteins, IDP), которые активируются при пересыхании, но не других видах стрессов. В общих чертах структуру IDP ученые рассмотрели с помощью метода кругового дихроизма, показав, что в водном растворе эти необычные белки не имеют устойчивых элементов вторичной структуры, однако при удалении воды формируют «ярко выраженные» альфа-спирали.
Выделив гены IDP, авторы перенесли их в линию человеческих клеток HeLa. Это позволило выяснить, что в обычных условиях IDP распределяются по цитоплазме более или менее равномерно, однако при пересыхании начинают концентрироваться у определенных органелл (к сожалению, Бутби не назвал, у каких именно), защищая их. В отсутствии воды in vitro эти белки формируют, по словам ученого, «биологическое стекло», своего рода покрытие, которое препятствует денатурации других белков и формированию амилоидных агрегатов, а также поддерживает целостность мембран.
Томас Бутби отмечает, что лучшее понимание механизмов устойчивости биологических тканей к высушиванию имеет и практическое значение: оно позволит создать новые, более экономичные и эффективные методы сохранения продуктов, вакцин и медикаментов.

Роман Фишман