Исследователи обнаружили, что медоносные пчелы могут делиться иммунитетом с другими пчелами и их потомством в улье, передавая РНК-«вакцины» через маточное молочко и рабочее молочко. Желе является пчелиным эквивалентом материнского молока: секреция, используемая для питания личинок рабочих пчел и пчелиных маток.
Результаты предлагают новые способы защиты пчел от вирусов и смертоносного клеща варроа, которые были причиной недавнего резкого сокращения популяций медоносных пчел. Поскольку около трети рациона человека во всем мире зависит от опыления медоносными пчелами, нам срочно нужны решения, которые помогут поддерживать процветание пчелиных колоний для нашей продовольственной безопасности и устойчивого развития.
Доктор Эяль Маори из Wellcome Trust/Cancer Research UK Институт Гердона Кембриджского университета и его сотрудники в Израиле и США испытывали новый тип противовирусной терапии для пчел, когда они получили намек на то, что пчелы были способны передавать биологически активные молекулы РНК между членами колонии. Сегодня ученые публикуют доказательства такого феномена переноса РНК от пчелы к пчеле в журнале Cell Reports.
Эти передающиеся молекулы РНК производятся генами медоносных пчел и возбудителями болезней, такими как вирусы. В отличие от других РНК в организме, эти молекулы РНК не кодируют белок. Вместо этого они играют непосредственную роль в иммунитете, регуляции генов и других биологических механизмах.
В предыдущих исследованиях доктор Маори и его коллеги кормили пчел фрагментами РНК, которые включали сегмент РНК-вируса. Они обнаружили, что подобно тому, как работают вакцины, диетическая РНК активирует иммунный ответ, который предотвращает заболевание и смерть, когда крапивница позже подвергается воздействию живого вируса. Интересно, что колония сохраняла здоровую продуктивность в течение нескольких месяцев после окончания лечения, что свидетельствует о том, что она все еще была невосприимчива к инфекции, даже несмотря на то, что исходно обработанные пчелы вымерли и были заменены новыми поколениями. Это свидетельствовало о том, что иммунизирующие фрагменты РНК передавались между членами колонии, а также из поколения в поколение.
В исследовании, опубликованном сегодня, исследователи продемонстрировали, что пищевая РНК попадает из системы пищеварения в кровеносную жидкость пчелы и распространяется в желеобразующие железы. Диетическая РНК затем секретируется с желе и поглощается личинками, питающимися желе.
В то время как ранее ученые показали на растениях и животных, что перемещение РНК между клетками внутри организма возможно, эти открытия указывают на молекулярный механизм передачи молекул РНК между организмами.
«Мы обнаружили, что РНК распространяется за пределы отдельных медоносных пчел, переносясь не только между родителями и их потомством, но и между особями в улье», - говорит доктор Маори.
Дальнейшие эксперименты показали, что трансмиссивная РНК способна активировать механизм, называемый «РНК-интерференцией», чтобы блокировать активность некоторых генов и снижать выработку определенных белков медоносных пчел. Важно отметить, что известно, что РНК-интерференция обеспечивает защиту от вирусной инфекции у медоносных пчел и других организмов. Другими словами, эти молекулы РНК, вероятно, иммунизируют пчел против инфекций.
Затем исследователи проанализировали рабочее и маточное молочко и выявили различные типы встречающихся в природе РНК, некоторые из которых получены из генов пчел, а некоторые из патогенов, таких как грибки и инфекционные вирусы, предполагая, что со временем пчелы развились и поделились друг с другом. - иммунитет к этим возбудителям.
«Наши результаты показывают, что пчелы разделяют «трансмиссивную РНК» среди членов колонии, вероятно, как способ обмена иммунитетом между членами и поколениями в улье и для того, чтобы позволить другим пчелам адаптироваться к различным условиям окружающей среды», - прокомментировал он. Доктор Маори.
Во втором исследовании, опубликованном в прошлом месяце в журнале Molecular Cell, доктор Маори, работая в лаборатории профессора Эрика Миска в Институте Гердона, исследовал, как РНК, которая является нестабильной молекулой, передается через желейную диету. Они обнаружили, что обильный ингредиент желе, основной белок маточного молочка-3 (MRJP-3), связывает РНК с образованием гранул, которые концентрируют и защищают ее от вредного воздействия окружающей среды. Это первая идентификация гранул РНК с функциями вне клеток и организмов.
Доктор Маори добавил: «Медоносные пчелы выработали тип «клея», который связывает РНК в гранулы, что делает ее более стабильной и позволяет делиться ею с другими пчелами. Если мы сможем использовать эту технологию, мы сможем в состоянии использовать его для разработки новых «вакцин», которые можно было бы использовать в сельскохозяйственных условиях, в частности, чтобы помочь иммунизировать пчел от разрушительных потерь, которые несут их колонии.
"Возможно, что этот белок медоносной пчелы может даже найти применение в новых вакцинах и лекарствах для людей."