Когда люди испытывают стресс, их внутреннее смятение может быть незаметно для стороннего наблюдателя. Но многие животные справляются со стрессовыми обстоятельствами - скученностью, нехваткой еды - путем полной перестройки своего тела. Эти вызванные стрессом формы, обеспечивают ли они защитное покрытие или более замаскированную окраску, могут лучше противостоять вызову и помочь животному выжить, пока условия не улучшатся.
До сих пор было неясно, какой молекулярный спусковой крючок был задействован, чтобы сделать возможным это структурное ремоделирование во время стресса. Но исследователи из Университета Иллинойса и Университета Пенсильвании обнаружили ответственный белок у круглых червей C. elegans.
«Мы используем очень простую систему животных, чтобы понять основные биологические вопросы, которые имеют отношение не только к нематодам, включая важных паразитов сельскохозяйственных культур, но и к высшим животным, включая человека», - говорит Натан Шредер, доцент в Департамент растениеводства Университета I и автор нового исследования, опубликованного в журнале Genetics.
Когда личинки C. elegans подвергаются стрессу, они перестают есть, их развитие останавливается, и они вступают в стрессоустойчивую стадию, известную как дауэр. В этой форме их тела становятся заметно тоньше и длиннее, и у них появляется внешняя кутикула с гребнями от кончика до хвоста.
Шредер и его команда исследовали белок под названием DEX-1 для другого проекта, когда они заметили, что черви без белка были «тупыми» в фазе дауэра: они оставались относительно короткими и круглыми. Заинтригованные, исследователи решили охарактеризовать белок и его функцию в клетках шва, ответственных за ремоделирование дауэра.
«Когда мы разрушили белок DEX-1, клетки шва не реконструировались во время дауэра», - говорит Шредер. «Шовные клетки обладают свойствами, подобными стволовым клеткам. Обычно мы думаем о стволовых клетках как о контролирующих деление клеток, но мы обнаружили, что эти клетки на самом деле регулируют свою форму с помощью этого белка, и это влияет на общую форму тела в ответ на стресс.."
DEX-1 является примером белка внеклеточного матрикса, типа, который экструдируется для образования цементного раствора между клетками. Эти белки существуют в каждом многоклеточном организме, не только удерживая клетки вместе, но и облегчая взаимодействие между клетками. Не всегда по-хорошему; оказывается, многие белки внеклеточного матрикса, включая аналог DEX-1, связаны с заболеваниями человека, такими как метастатический рак молочной железы.
Шредер говорит, что его группа заинтересована в более тщательном изучении метастазирования рака из-за этих белков, но как нематолога его больше волнует перспектива понимания базовой биологии и генетики самих нематод, особенно паразитических видов. которые влияют на урожай.
Для многих паразитических нематод, когда они готовы войти в инфекционную стадию, у них происходит аналогичный процесс. Многие гены, регулирующие решение войти в эту инфекционную стадию или выйти из нее, также регулируют решение войти в дауэр, - говорит он. «Это исследование дает нам представление об их биологии и о том, как они принимают решения, связанные с развитием».
Статья «Ремоделирование эпидермиса у Caenorhabditis elegans dauers требует белка домена нидогена DEX-1» опубликована в Genetics. Среди авторов Кристен Флатт, Кэролайн Бешерс, Кагла Унал, Дженнифер Коэн, Мира Сундарам и Натан Шредер. Исследование проводилось при поддержке Национального института здоровья.