​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.
    379
  • 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.
    1821
  • 14/08/2018

    Конференция, посвященная актуальным проблемам трансляционной биомедицины, прошла в Санкт-Петербурге

    Отчасти удивительно, что столько людей предпочли отдыху в блаженный летний выходной обсуждение доклинических и клинических аспектов разработки лекарств, новых подходов к лечению туберкулеза и созданию антибиотиков, методов нейропротезирования при поражении спинного мозга, перспектив борьбы с болезнями Альцгеймера и Паркинсона.
    233
  • 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.
    216
  • 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.
    291
  • 27/02/2017

    Иван Звягин: персональная медицина будет слишком дорогой для людей

    ​Научный сотрудник Института биоорганической химии РАН Иван Звягин рассказал о том, какие проблемы стоят на пути "наук о жизни" в России и коммерциализации их результатов, почему персональная медицина пока остается мечтой и о том, почему медицинские стартапы нередко проваливаются.
    1154
  • 11/04/2017

    Ученые составили карту будущих природных катастроф в России

    Ученые из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН разработали методы оценки термодинамических переменных для ландшафта, а также выяснили, что в рамках одного ландшафта существует три устойчивых состояния растительного покрова с различными схемами саморегулирования.
    940
  • 09/08/2016

    Российские и американские ученые нашли способ победить вирус африканской чумы свиней

    ​Российские ученые в сотрудничестве с коллегами из США (Университет Иллинойса, Университет Коннектикута, Университет Небраски) изучили гены, кодирующие белки вируса африканской чумы свиней, и впервые получили антигены, стимулирующие иммунную систему животных и нейтрализующую действие вируса.
    1149
  • 03/10/2017

    Александр Габибов: гранты РФФИ ставят нас в равные с европейскими исследователями условия

    ​Одно из белых пятен современной медицины – аутоиммунные заболевания. Некоторые из них относительно успешно лечатся, другие, например рассеянный склероз, все еще остаются неизлечимыми, а механизмы их возникновения так и не раскрыты.
    763
  • 05/04/2017

    Байкальские водоросли вошли в крупнейшую коллекцию живых водорослей и в банк геномной ДНК

    ​Ученые из Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН совместно с коллегами из США создали одну из крупнейших коллекций разнообразных культур живых водорослей и банк геномной ДНК, содержащий более двух тысяч образцов, которые могут использоваться для поиска организмов, необходимых в биотехнологии и создании биотоплива.
    1521