Газообразный оксид азота, вырабатываемый вредными бактериями, позволяет круглым червям держаться подальше от него, говорится в новом исследовании, опубликованном в eLife.
Выводы выявили набор белков, необходимых круглому червю Caenorhabditis elegans (C. elegans), чтобы избежать патогенных бактерий Pseudomonas aeruginosa (PA14) - микроорганизма, который вырабатывает и выделяет оксид азота. В частности, исследование показывает, что белок под названием тиоредоксин определяет временной ход сенсорной реакции червей на газ.
Окись азота содержится в воздухе, вырабатывается молнией и жарой и выделяется некоторыми животными. Во многих организмах он регулирует важные физиологические процессы, такие как расширение кровеносных сосудов или передачу сигналов между нейронами», - объясняет соавтор Инсон Хао, научный сотрудник отдела молекулярной биологии Массачусетской больницы общего профиля, США. неизвестно, воспринимают ли животные газ в окружающей среде как сенсорный сигнал и генерируют ли на него поведенческие реакции».
С. elegans взаимодействует с различными микробами в своей естественной среде обитания, включая PA14, который заражает червя. Хао вместе с соавтором Вэньсин Яном, докторантом кафедры органической и эволюционной биологии Центра изучения мозга Гарвардского университета, США, и их команда изучили взаимодействие между обоими организмами, чтобы увидеть, высвобождается ли газ бактерии служили сенсорным сигналом для червей избегать его. «Наши первоначальные результаты показали, что C. elegans остается в стороне от газона с PA14 после кормления на нем в течение нескольких часов», - говорит Хао.«Это избегание значительно снижается для мутантного штамма PA14, который не производит оксид азота».
Затем команда объединила свой поведенческий анализ с подходом к визуализации кальция при различных генетических мутациях C. elegans. Они увидели, что черви реагируют на газ с помощью пары хемосенсорных нейронов (ASJ). Дальнейшие исследования показали, что тиоредоксин, белок, участвующий в снижении внутреннего окислительного стресса и оксида азота, регулирует временную динамику реакции червя на газ.
«Важно знать, как различные организмы обнаруживают вредные бактерии и уклоняются от них. В этом случае мы показали, как черви используют оксид азота, вырабатываемый бактериями, в качестве сенсорного сигнала, позволяющего избежать заражения бактериальными патогенами», - говорит коллега. - старший автор Джошуа Каплан, главный исследователь и профессор нейробиологии Гарвардской медицинской школы. «Интересно, что черви перепрофилировали белок, который первоначально использовался для регуляции внутренней активности оксида азота, для обнаружения патогенов окружающей среды."
Соавтор Юн Чжан, главный исследователь и профессор кафедры органической и эволюционной биологии Гарвардского университета, добавляет: «Поскольку тиоредоксины вырабатываются многими животными, наши результаты дают проверяемые гипотезы в исследованиях того, как другие организмы может обнаруживать и избегать оксида азота. Но в качестве следующего шага мы хотели бы идентифицировать датчик, который позволяет C. elegans обнаруживать этот газ в окружающей среде».