Когда меняется температура воды, меняются и молекулярные моторы головоногих
Головоногие моллюски, такие как осьминоги, каракатицы и кальмары, обитают во всех океанах — от теплых тропических вод до почти замерзающих глубин. Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что по крайней мере некоторые головоногие способны перекодировать белковые моторы внутри клеток, чтобы адаптироваться к разной температуре воды.
В исследовании, опубликованном 8 июня 2023 года в журнале Cell, описано, как кальмар Doryteuthis opalescens использует рекогодирование РНК для изменения аминокислот на уровне белка. Это улучшает функцию молекулярных моторов, выполняющих различные задачи в клетках, в более холодной воде.
Рекодирование РНК позволяет организмам редактировать генетическую информацию для создания новых белков. Этот процесс редко встречается у людей, но распространен у мягкотелых головоногих, таких как D. opalescens, который совершает сезонные миграции для нереста у побережья Сан-Диего.
Ученые изучили изменения в двух белках-моторах в клетках кальмара:
- Кинезин и динеин — молекулярные моторы, перемещающие различные грузы по клеточным «магистралям» (микротрубочкам).
- У людей мутации в этих моторах связаны с нейродегенеративными заболеваниями.
Ключевые результаты:
- Рекодирование кинезина усиливалось у животных по мере их попадания в более холодную воду.
- Созданные с помощью рекомбинантной ДНК-технологии перекодированные кинезиновые моторы лучше функционировали при низких температурах.
- Рекодирование РНК варьировалось в разных тканях, создавая новые варианты кинезина с различными свойствами движения.
Выводы ученых:
- Кальмары могут «настраивать» свой протеом (полный набор белков организма) «на лету» в ответ на изменения температуры океана. Это позволяет этим морским эктотермам (животным, зависящим от внешних источников тепла) выживать в широком диапазоне температур.
- Рекодирование у головоногих важно для динамической настройки функции белков в соответствии с физиологическими потребностями и изменениями окружающей среды.
- «Эдитом» (полным набором сайтов редактирования) кальмара может быть ценным ресурсом для выявления областей молекул, способных к изменениям. Это имеет значение для понимания функции белков и инженерии белков с заданными свойствами.