(последние 10 )
2021-10-13
2021-10-13
2021-10-13
2021-10-13
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05 |
|
|
новость в темах: • ЭВОЛЮЦИЯ • Палеонтология • Российские
2020-03-12 (№ 5)
Белок нейроглобин в становлении многоклеточности
Локализация происходящего и источник в СМИ:
Россия (Москва), научный портал «Элементы».
Российские ученые, экспериментируя с реагрегацией у губок, получили профили экспрессии белков в процессе самосборки целой губки из ее отдельных клеток. Собрав de novo геномы двух видов морских губок, они выяснили, что изменения в профилях экспрессии при самосборке касаются, среди прочего, метаболизма железа в клетках. А эта часть метаболизма, как известно, сигнализирует об изменениях в дыхательных процессах клетки. Показательным примером является синтез нейроглобина, который связывается с кислородом даже активнее гемоглобина. Нейроглобин был, по-видимому, рекрутирован в дыхательный комплекс губок на ранних этапах их эволюции, благодаря чему стало возможно построение многоклеточного тела в условиях низкого содержания кислорода. Эта работа не только добавляет информации о ранних этапах становления многоклеточности, но и пополняет копилку сведений о геномах губок, о которых пока известно очень мало.
оссийские биохимики поставили интересный эксперимент на губках, позволяющий понять молекулярную базу преображения одноклеточного мира в многоклеточный. Конечно, проблему становления многоклеточных можно рассматривать с разных сторон — с позиций молекулярных реконструкций, с позиций ископаемой летописи, эволюции биохимических инструментов многоклеточности (молекул адгезивного комплекса), экологических триггеров и т. д. Эксперимент замечателен тем, что биологи напрямую исследовали молекулярные механизмы сборки многоклеточного организма из одноклеточной основы. Известно, что если губку механически разделить на отдельные клетки, то она через некоторое время снова соберется в многоклеточный организм. И тогда можно посмотреть, какие факторы включаются при восстановлении многоклеточной формы.
Нужно отметить, что сведений в отношении метаболизма губок плачевно мало, поэтому для беломорских губок — скелетных Halichondria panicea (рис. 1) и бесскелетных Halisarca dujardini — пришлось для начала провести черновую сборку генома Halisarca dujardini и de novo аннотировать белки (см. De novo transcriptome assembly и Genome annotation). А после этого получать и анализировать транскриптомы на разных стадиях реагрегации губок. Весь эксперимент был задуман и выполнен в лаборатории биохимии процессов онтогенеза Института биологии развития им. Н. К. Кольцова (ИБР РАН) под руководством Юлии Люпиной.
Итак, материал собран на ББС, отвезен в лабораторию в ИБР, там часть его сохранили в морозильнике, часть поместили в морские аквариумы с подходящими условиями, а специально подготовленные препараты ядер из клеток губок отправили в Казанский университет для прочтения геномов губок. В лабораторных условиях губок Halichondria dujardini растирали до суспензии и пропускали через клеточные фильтры, чтобы не допустить попадания клеточных сгустков в одноклеточную массу. Анализировать транскриптомы (уровень экспрессии генов) и готовить препараты для определения содержания белков из суспензии нужно было немедленно, потому что губки уже через час начинали собираться в агрегаты (как на этом видео).
А через сутки в чашках Петри уже находились не отдельные клетки, а множество примморфов (мелких губок с положенными им морфологическими признаками и дифференцировкой клеток). И тогда получали транскриптомы этих образований (рис. 2).
Рис. 1. Halichondria panicea — одна из двух губок Белого моря, у которых de novo собраны и проаннотированы дыхательные белки (то есть определено местоположение кодирующих их генов и что эти гены делают). Так постепенно, крошечными шажками ученые реконструируют начальные этапы многоклеточной жизни. Фото с сайта marlin.ac.u
Рис. 2. Исходный материал H. dujardini с Белого моря (A–C), F — растертая губка, G — однодневные агрегаты. Длина масштабных отрезков (F и G) 10 мкм. Фото из обсуждаемой статьи в PLoS ONE