У пчел обнаружен фактор клеточного бессмертия

u pchel obnaruzhen faktor kletochnogo bessmertija Маточное молочко


Фото Arnd Wiegmann / REUTERS

Судьба пчелы

Пчелы откладывают яйца двух типов. Самцы (трутни) образуются из неоплодотворенных яиц. Подавляющее большинство оплодотворенных яиц дают начало рабочим пчелам, пчелам-самкам, неспособным к воспроизводству и обреченным на воспитание личинок, произведенных одной маткой, матроной улья. В первые дни после выхода из яиц личинки получают маточное молочко — густую жидкость, состоящую из воды, белков и сахаров, которую вырабатывают специальные железы рабочих пчел. Затем большая часть личинок переходит на растительную диету: мед и пыльцу. Они развиваются в трутней или рабочих пчел.

Однако, когда матка стареет или пчелиный рой разделяется на две более мелкие, требуется новая матка. В этой ситуации рабочие пчелы отбирают несколько новорожденных личинок-самок и кормят их исключительно маточным молочком. Это различие в питании имеет волшебный эффект: вместо пчелы-работницы личинки развивают будущую матку, существо гораздо большего размера, многочисленные органы которого устроены по-разному.

Это различие может показаться удивительным: генетически матка и рабочая пчела не отличаются друг от друга, но их внешние различия гораздо более значительны, чем между насекомыми двух разных видов. По-видимому, такой сдвиг в генетической программе происходит через один из факторов, содержащихся в маточном молочке. Логично было предположить, что этот фактор каким-то образом влиял на судьбу клеток эмбриона еще до того, как они специализировались в различных тканях насекомого. Ученые из Стэнфорда проверили эту гипотезу, сосредоточив внимание на одном из ингредиентов маточного молочка — белке под названием королевский актин. Оказалось, что этот белок действительно способен переключать программу развития клеток, удерживая их «неопределенными», чтобы они могли дать начало любой ткани в организме. Такие клетки называются «плюрипотентными».

Судьба клетки

Оплодотворенная яйцеклетка способна дать рождение всему телу, включая половые клетки, которые продолжат свою жизнь в следующем поколении. Благодаря этому он практически бессмертен. Эти бессмертные клетки называются стволовыми клетками. Однако по мере их деления «окно возможностей» для половых клеток сужается. Большинство из них в конечном итоге трансформируются (дифференцируются) в одну из тканей тела, которой суждено умереть вместе с хозяином. Однако небольшая часть клеток остается в резерве для восполнения дефицита в той или иной ткани, если это необходимо. Эти клетки называются плюрипотентными клетками, и это свойство имеет несколько градаций в зависимости от того, какая из различных возможностей дифференцировки клеток сохраняется.

В 2006 году японскому ученому Шинья Яманака удалось обратить процесс вспять: трансформировать тканевые клетки в «индуцированные стволовые клетки», то есть восстановить их плюрипотентность. В 2012 году за это открытие он был удостоен Нобелевской премии. Ожидается, что стволовые клетки продлят жизнь человека, замедлят старение и помогут бороться с дегенеративными заболеваниями.

Эмбриональные клетки, собранные на ранней стадии, можно культивировать в течение нескольких поколений, поэтому они сохраняют свои «родительские» свойства, то есть плюрипотентность. Однако в процессе роста такие клетки достигают стадии дифференцировки, то есть теряют все возможности, кроме одной: необратимо трансформируются в ту или иную ткань. Чтобы продлить плюрипотентный статус культуры клеток, исследователи добавляют к ней определенные белковые факторы, которые поддерживают клетку в состоянии «все возможно».

Это экспериментальная система, которую биологи Стэнфорда использовали для изучения свойств пчелиного рояльактина. Они добавили пчелиный белок в культуру стволовых клеток мыши. Его эффект был очень очевиден: культура клеток мыши продолжала делиться, но не превращалась в ткань. Другими словами, произошло то же самое, что обычно наблюдается с добавлением средств поддержки плюрипотентности.

Судьба открытия

Это наблюдение немного удивило исследователей. Дело в том, что обычно факторы плюрипотентности — это регуляторные белки того же организма, на который действуют клетки, что неудивительно. А рояльактин, по всем имеющимся данным, является пчелиным специфическим белком. У млекопитающих, включая мышей и людей, ничего подобного нет. Самостоятельная эволюция полудюймовой гайки и торцевого ключа до этого маловероятна. Между тем, королевский актин явно сохранил свою регулирующую силу далеко за пределами класса насекомых — например, он продлил жизнь круглых червей вдвое, не говоря уже о противоречивой эффективности человеческих шампуней и кремов с добавлением маточного молочка. Поэтому исследователи решили перепроверить исходный постулат: уверены ли млекопитающие, включая человека, в том, что нет ничего лучше пчелиного королевского актина?

Данные секвенирования генома предсказали аминокислотные последовательности всех белков в организме, и не было обнаружено никакого сходства с рояльактином. Однако третичную структуру белков также можно восстановить из последовательности аминокислот, то есть трехмерной фигуры, которая состоит из готовой белковой цепи в клетке. И здесь выяснилось, что геном млекопитающих действительно кодирует нечто, способное коагулировать в очень похожей конфигурации. Эта штука была обнаружена в геноме человека под негласным названием NHLRC3. Они обнаружили, что у мышей аналогичный белок появляется на ранних стадиях эмбрионального развития — именно тогда, когда должны действовать детерминанты клеточной судьбы, такие как рояльактин. Ученые также предложили (и подтвердили экспериментально) механизм, с помощью которого этот белок может оказывать свое влияние: он способен изменять структуру хроматина, то есть расположение хромосом, от которого зависит включение определенных генов.

Открытие кажется настолько важным, что человеческий белок NHLRC3 получил новое адекватное название — Регина, напоминающее пчелиную матку. С точки зрения фундаментальной науки это впечатляющий результат: был открыт совершенно новый, ранее неизвестный регуляторный путь, контролирующий судьбу стволовых клеток млекопитающих, включая человека.

Однако авторы работы видят еще один важный аспект своего открытия. «Мы объединили что-то мифическое с чем-то реальным», — говорит ведущий профессор Кельвин Ван. Несмотря на множество народных сказок о лечебных свойствах продуктов пчеловодства, их физиологические эффекты остались совершенно неизученными. Представление о полезности маточного молочка занимало место между нетрадиционной медициной и чистым шарлатанством. Желе из мочевины использовалось производителями пищевых добавок и косметики (в основном для простого упоминания на этикетке) в продуктах, которые не требовали клинических испытаний или одобрения властями. Открытие, сделанное биологами Стэнфорда, открывает перспективу использования роялактина и его аналогов в фармакологии и формальной медицине. По словам профессора Ванга, он и его команда намерены перейти к детальному исследованию воздействия Регины на клетки млекопитающих, включая ее потенциальное влияние на заживление ран и регенерацию тканей.

Оцените статью
Лечение медом и продуктами пчеловодства
Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.