​Российские ученые обнаружили в клеточных мембранах одноклеточных организмов структуры, которые раньше встречались только у высших животных. В дальнейшем открытие может помочь решить проблему потенциально токсичных морских одноклеточных микроорганизмов. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ), их результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.

Ионные каналы – это белки, встроенные в клеточные мембраны всех живых организмов и действующие как своеобразные поры. Они открываются на всевозможные стимулы и пропускают различные ионы через мембрану клетки. Ионные каналы принимают участие во всех важнейших процессах как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Отдельные части ионного канала, называемые домены, выполняют различные функции: структурные, регуляторные, стабилизирующие. В составе различных ионных каналов бывает разное количество доменов. Например, в проведении нервных импульсов у животных участвуют четырехдоменные каналы.

Ранее считалось, что четырехдоменные каналы характерны в первую очередь для высших многоклеточных организмов. С помощью же методов биоинформатики ученые из Института цитологии Российской академии наук в Санкт-Петербурге выявили такие каналы у целого ряда одноклеточных эукариот (клетки, имеющие в своем составе ядро) и показали, что некоторые группы простейших, например инфузории, имеют большое число различных четырехдоменных каналов.

«На основании того, что четырехдоменные каналы встречаются в эволюционно далеких группах эукариот (например, у человека и зеленой одноклеточной водоросли хламидомонады, у дрожжей и инфузории-туфельки), можно с уверенностью сказать, что такие каналы появились еще у общего предка человека и простейших, то есть на заре эволюции всех эукариот», – рассказал первый автор статьи, один из основных исполнителей проекта РНФ, младший научный сотрудник лаборатории одноклеточных организмов Института цитологии РАН Илья Поздняков.

Авторы исследования также выдвинули предположения о свойствах, которыми могли обладать четерехдоменные ионные каналы общего предка всех эукариотических организмов миллионы лет назад. Оказалось, что многие из них совершенно аналогичны механизмам ионного обмена в клетках человека и других животных.

«Эти каналы обладали сенсорами напряжения и поэтому могли открываться в ответ на изменение потенциала мембраны. Именно это свойство играет ключевую роль в функционировании нашей нервной системы. Кроме того, предковые четырехдоменные каналы были способны пропускать ионы кальция, играющие важную роль во внутриклеточной сигнализации всех современных организмов», – дополняет соавтор статьи, младший научный сотрудник лаборатории одноклеточных организмов Института цитологии РАН Ольга Матанцева.

Исследователи сообщают, что открытие не только поможет лучше понять эволюцию очень важных для клеток молекулярных комплексов, но и даст возможность предсказать некоторые свойства еще не охарактеризованных экспериментально ионных каналов простейших, в том числе микроорганизмов из такой социально и экологически значимой группы, как динофлагелляты. Эти организмы играют важную роль в морской экосистеме, являясь, по сути, низшим звеном пищевой цепочки. Динофлагелляты также способны образовывать опасные для рыб и человека токсины.

«Наш проект РНФ направлен на получение новых знаний о физиологии динофлагеллят, необходимых, чтобы разобраться в том, каким образом регулируется их численность в природе и какие факторы среды запускают их неконтролируемое размножение, приводящее к «цветению воды» и вредоносным красным приливам, а также стимулируют производство ими токсичных веществ. Исследования ионных каналов являются необходимым этапом на пути к решению поставленных задач», – отметил соавтор статьи, руководитель проекта, заведующий лабораторией цитологии одноклеточных организмов Сергей Скарлато.

Похожие новости

  • 23/06/2018

    Российские ученые нашли вещество, ослабляющее защиту раковых клеток

    ​Российские молекулярные биологи открыли вещество, способное "отключать" белки, мешающие химиотерапии убивать раковые клетки, и успешно проверили его работу на культурах рака прямой кишки.
    190
  • 10/03/2017

    Российские ученые разработали новое вещество против вируса гриппа на основе природных соединений

    ​Ученые из Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и Научно-исследовательского института гриппа в Санкт-Петербурге разработали новый продукт широкого спектра противовирусной активности, в основе которого лежат природные соединения: терпены и терпеноиды.
    1627
  • 27/07/2018

    Росийские ученые разработали простой способ диагностики отита

    Российские ученые усовершенствовали подход к исследованию заболеваний среднего уха, например, среднего экссудативного отита — распространенного заболевания, которое сложно диагностировать и лечить. Новый способ диагностики, в котором ученые используют в том числе один из методов томографии, быстр, точен и безопасен.
    110
  • 22/06/2018

    Клетки печени изменяются при дисфункции щитовидной железы

    ​Сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ РАН) изучили ультраструктурные изменения ткани печени крыс — модельных организмов для исследования избыточной активности щитовидной железы.
    118
  • 12/07/2018

    Человеческая плацента производит провоцирующие воспаление вещества

    Сотрудники Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. академика И.П. Павлова и Научно-исследовательского института акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.
    117
  • 09/08/2018

    Ученые выяснили, как птицы находят цель при перелетах на тысячи километров

    ​Одним из наиболее значимых последних достижений Российской академии наук ее глава Александр Сергеев назвал результаты исследований орнитологов. Они нашли еще один механизм, который позволяет птицам с поразительной точностью совершать перелеты на расстояния в тысячи километров.
    108
  • 16/07/2018

    Клетки надо культивировать! Интервью с Натальей Михайловой, заведующей Центром клеточных технологий Института цитологии РАН

    Корреспондент «Чердака» поговорил с Натальей Михайловой о направлениях деятельности открывшегося всего год назад в Санкт-Петербурге Центра клеточных технологий — о культивировании клеток в промышленных масштабах и перспективах развития регенеративной медицины.
    157
  • 11/05/2018

    Российские ученые улучшат препараты для генной терапии

    ​Российские молекулярные биологи разработали новую технологию ввода в клетки генной терапии, изучив, как миниатюрные жировые капсулы взаимодействуют с нитями ДНК. Рецепт по сборке наношприца опубликован в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
    233
  • 28/05/2018

    Нейросеть помогла российским ученым определить оптимальные условия хранения микроорганизмов

    ​Российские ученые с помощью нейросети определили самые оптимальные условия для длительного хранения микроорганизмов, выживающих при экстремально высокой солености. Статья об этом опубликована в журнале Extremophiles.
    141
  • 16/05/2018

    Российские биохимики нашли новые ферменты с необычной активностью

    ​Российские ученые охарактеризовали новые ферменты-трансаминазы, которые могут работать как в типичных для своего семейства реакциях, так и в нехарактерных для него. Результаты работы будут полезны в фундаментальном аспекте для поиска и предсказания свойств ферментов по их аминокислотной последовательности и для использования в биотехнологических процессах.
    189