Тихоходки, эти удивительные существа, давно привлекают внимание ученых своей способностью выживать в экстремальных условиях. В отличие от других организмов, не накапливающих сахар в качестве защиты от высыхания, тихоходки используют уникальный набор белков, в том числе цитоплазматически обильные теплорастворимые (CAHS) белки, способствующие их выживанию. Несмотря на значительный интерес, механизмы, с помощью которых эти белки способствуют биостазису — состоянию, при котором биологические процессы замедляются, — оставались до недавнего времени загадкой.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Protein Science, ученые из Университета Вайоминга сделали значительный прорыв в понимании этих процессов. Они изучили воздействие белков CAHS на клетки человека, открывая новые возможности для применения этих белков в медицине, включая замедление старения и улучшение сохранности биологического материала.
Исследователи сосредоточились на белке CAHS D, используемом тихоходками для входа в состояние ангидробиоза — способности выживать без воды. Было обнаружено, что этот белок способен образовывать гель, переходя из жидкого состояния в твердое при изменении концентрации и температуры, что создает защиту для биологических материалов от обезвоживания.
При помощи сканирующей электронной микроскопии и малоуглового рассеяния рентгеновских лучей ученые изучили структуру и молекулярные механизмы гелеобразования, обнаружив, что гидрогели CAHS D формируют переплетенную сеть волокон. Это гелеобразование ограничивает движение молекул и стабилизирует чувствительные к обезвоживанию биологические материалы.
Эксперименты на клетках человека показали, что гель, образованный белком CAHS D, способствует защите клеток от осмотического стресса, замедляет метаболические процессы и увеличивает их выживаемость. Эти открытия подтверждают возможность использования белков тихоходок для разработки технологий, направленных на индуцирование биостазиса в клетках и тканях, что может найти применение в различных медицинских и биотехнологических областях, включая сохранение стволовых клеток и замедление процессов старения.
Таким образом, изучение уникальных механизмов выживания тихоходок открывает новые горизонты для научных исследований и практического применения, предлагая инновационные подходы к защите и сохранению биологических систем.