Ученые ближе к разгадке еще на один шаг.
Аксолотль – удивительное существо, у которого есть суперспособность: регенерация. Причем восстанавливается у него любая часть тела, даже сердце. Ученые много лет изучают эту загадку природы: вдруг она может помочь человеку в заживлении ран. Недавно исследователи из Стэнфорда сделали еще один шаг к пониманию возможностей этого удивительного существа.
Аксолотль: ключ к регенерации человека
У аксолотлей есть молекула mTOR. Она работает как переключатель: включает и выключает производство белка в организме. Ее работу можно сравнить с человеком, который закупает продукты «на черный день». В клетках организма накапливается молекула, содержащая генетические инструкции для производства белка. После любой травмы молекула активируется и начинает быстро вырабатывать строительный материал для регенерации тканей.
«До сих пор было трудно определить потенциал регенерации у аксолотлей, – комментирует Мария Барна, адъюнкт-профессор генетики. – Но сейчас мы добились значительного прогресса в понимании, как мы можем использовать mTOR для человека».
В прошлом исследователи, пытавшиеся выяснить, как у аксолотля отрастают целые части тела: лапы, хвосты, глаза и даже сердце – фокусировались на работе молекулы матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК) после травмы животного. Однако так они получили информацию только о производстве молекул мРНК после травмы, но не выяснили, как производится новый белок.
Команда ученых в Стэнфорде использовала другой подход. Она сосредоточила внимание на том, какие молекулы мРНК вблизи раны были прикреплены к рибосомам – маленьким молекулярным машинам, которые создают белки. Это помогло ученым определить, какие белки вырабатывались, а не какие молекулы мРНК оказались рядом с местом повреждения. Обычно, когда клетки сталкиваются со стрессом (например, при травме), они снижают общую выработку белка для экономии энергии. Поэтому исследователи ожидали увидеть меньше молекул мРНК, связанных с рибосомами. Но вместо этого увидели больше.
«Это перевернуло наше представление на 180 градусов. Мы поняли, что потерявший конечность аксолотль начинает производить больше белка, несмотря на большие затраты энергии», – отметила Барна.
Дальнейшие эксперименты показали, что клетки аксолотля «накапливают» мРНК, чтобы после травмы сразу же началась регенерация. «У нас было ощущение, что необходимо изучить синтез белка, – признается Елена Жулин, доктор философии, аспирант и ведущий автор исследования. – Но мы не ожидали, что именно синтез белка станет ключом к тайне регенерации аксолотля».
Аксолотль в аквариуме: уход за ручным драконом
Оставался вопрос: что активировало мРНК и заставляло эти молекулы связываться с рибосомами после того, как аксолотли теряли часть тела? Исследование показало, что белок аксолотля mTOR обладает гораздо более высокой чувствительностью, чем у млекопитающих. У людей и мышей эта молекула активируется только при избытке питательных веществ. То есть наши клетки используют mTOR для выработки белков только в лучшие времена. Но у аксолотля сразу же после травмы происходит активизация работы молекулы и начинается активное производство белка.
«Обнаружение этого генетического изменения было шоком: mTOR – фермент, который одинаков практически во всех организмах, – сказала Жулин. – Но у аксолотлей мы наблюдали изменение свойств молекулы»
Чтобы проверить, нет ли здесь ошибки, ученые заблокировали работу молекулы mTOR препаратом, который используют для предотвращения выработки белка и деления клеток при раке. И тогда аксолотли больше не могли отрастить конечности.
Ученые планируют продолжать исследования, чтобы выяснить, может ли стимуляция mTOR у людей улучшить заживление ран или помогать в регенерации поврежденных или пораженных болезнью органов.
Источник: phys.org
Про мировые исследования узнали, а новые забавные видео с нашими хвостатыми друзьями собрали здесь:
