Ларвата на спящия хирономид, Polypedilum vanderplanki - комароподобно насекомо, което обитава полусухите райони на Африка - е добре известна с това, че може да се върне към живот, след като е почти напълно изсъхнала, губейки до 97 процента от своите водно съдържание в тялото. Въпреки това, генетичните механизми, които насекомите използват, за да постигнат този подвиг, и по-специално идентичността на главния ген, който предизвиква толерантност към изсушаване, остават до голяма степен неуловими. Сега изследователи от международно сътрудничество, включително Олег Гусев от иновационния център RIKEN и сътрудници от NARO, Казанския федерален университет (Русия) и Skoltech University (Русия), откриха, че ген, наречен фактор на топлинен шок - който присъства под някаква форма в почти всички живи организми на земята - са били съюзени от вида, за да оцелеят при изсушаване.

помага

Факторът на топлинния шок - който съществува в една форма при безгръбначните, но множество форми при гръбначните - е съществена част от способността на живите клетки да преживяват стресови условия като топлина, студ, радиация и, както се оказва, изсушаване. Изследователите установяват, че при пустинните насекоми генът е в състояние да се регулира и това повишаване на регулацията води до редица процеси надолу по веригата, включително синтез на протеини от топлинен шок, които са в състояние да предпазят протеините в клетката от неправилно сгъване.

За да извършат изследването, публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences, изследователите сравняват данните за експресията на РНК в спящия хирономид с близък род Polypedilum nubifer, който не е способен да оцелее при изсушаване. Те открили, че в спящия хирономид стотици гени, включително гени, за които е известно, че участват в образуването на „молекулярен щит“ ​​срещу увреждане в резултат на дехидратация, вече са били изразени по време на ранните етапи на изсушаване. Те откриха, че определен ДНК мотив, TCTAGAA, който е свързващото място за HSF, е силно обогатен около стартовото място на транскрипцията на гените, активирани чрез изсушаване в спящия хирономид, но не и при другите видове. Интригуващо е, че те откриват, че при толерантните към изсушаване видове, но не и при другите, гените, отговорни за синтеза на трехалоза - захар, която може да стабилизира клетките в сухо състояние - съдържат мотива TCTAGAA.

За да хвърлят допълнителна светлина върху ролята на трехалозата, те обработиха култивирана клетъчна линия от спящия хирономид със захар и установиха, че много от гените, активирани чрез изсушаване, също бяха активирани и по-нататък, че третирането с трехалоза доведе до активирането на гена HSF. Този ефект на трехалозата е предотвратен чрез унищожаване на HSF гена, което показва, че HSF е ясно включен в отговора.

Според Олег Гусев, който ръководи групата, "Откритието, че факторът на топлинния шок е важен регулатор на генната експресия в отговор на изсушаването, беше много интересно за нас. Изглежда, че тези екстремофилни насекоми в процеса на еволюция са създали много консервативен транскрипционен фактор и неговото действие за собствените им нужди за оцеляване без вода чрез развиване на специална генна структура и „коригиране“ на тяхната геномна последователност за тези „нужди.“ Нашите данни подсказват следната история: HSF се активира по време на дехидратация, а след това HSF всъщност се -активира се чрез свързване към горния регион на собствения си ген. Това води до активиране на гените надолу по веригата, които позволяват на насекомите да оцелеят при изсушаване. Това, което беше много изненадващо за нас, беше откритието, че самата трехалоза може да активира HSF. "

Поглеждайки към бъдещето, той продължава: „Едно потенциално приложение на това откритие ще бъде запазването на клетки извън тялото в сухо състояние, ако можем да активираме гена HSF. Сега имаме добро разбиране за това как действа при това насекомо, така че ще искаме да проучим дали това е вярно и за други организми. "