Высокостабильные полимерные «амилоидные» белки, наиболее известные своей ролью в развитии болезни Альцгеймера, в основном изучались на животных. Но новое исследование гороха садового, опубликованное 23 июля 2020 г. в журнале открытого доступа PLOS Biology, проведенное Антоном Нижниковым из Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии (ВНИИСХМ) и его коллегами, показывает, что они также встречаются в растениях, и они может быть важной адаптацией для продления жизнеспособности семян.
Амилоид представляет собой тип конформации белка, в котором соседние листы аминокислот связаны друг с другом, образуя агрегаты, обладающие высокой устойчивостью к деградации. У животных амилоиды играют роль в хранении гормонов и формировании долговременной памяти, среди прочего, но наиболее известны они при болезни Альцгеймера, которая характеризуется образованием бляшек амилоидных агрегатов в головном мозге.
Прямых доказательств того, что растения образуют амилоиды, немного, но недавние биохимические эксперименты намекнули на это, а недавнее биоинформатическое исследование под руководством Нижникова обнаружило группу запасных белков семян с последовательностями аминокислот, которые позволяют предположить, что они могут для образования амилоидов.
В новом исследовании, работая с горохом, исследователи извлекли запасные белки семян, в том числе белок, называемый вицилином, и проанализировали как полноразмерный белок, так и два его домена, называемых купинами, которые богаты предполагаемыми амилоидогенными областями.. Когда гены были встроены в бактерии, все три белка сформировали амилоидные фибриллы, устойчивые к сильным детергентам; они также связывали амилоид-специфические красители и демонстрировали уникальные спектральные свойства, указывающие на истинную структуру амилоида.
In vivo, в семенах гороха, авторы использовали специфический для амилоида краситель и антитело к вицилину, чтобы показать, что они локализованы совместно - где был вицилин, там был специфический для амилоида краситель. Агрегаты амилоида вицилина накапливаются в запасных вакуолях во время созревания семян, а затем быстро разбираются во время прорастания, что предполагает их роль в качестве резервуара питательных веществ. Они также обнаружили, что амилоиды вицилина сохранились в консервированном горохе в неповрежденном виде, сопротивлялись обработке желудочно-кишечными ферментами, расщепляющими белок, и были токсичны для дрожжей и клеток млекопитающих.
«Амилоиды представляют собой высокостабильные белковые структуры, которые устойчивы к различным воздействиям и в ряде случаев могут сохраняться во внешней среде десятилетиями», - сказал Нижников. «Формирование амилоида кажется разумным в качестве эволюционной адаптации, обеспечивающей долгосрочное выживание семян растений».