Drojdia își amintește dragostea necondiționată • Vitaly Kushnirov • Știința științifică despre "Elemente" • Biologie moleculară

Drojdia își amintește dragostea nerecuperată

Reprezentarea grafică a conținutului lucrării. Imagine atașată la articol de revista celulă

Memoria la animale este o funcție a sistemului nervos. Poate organismele care nu au celule nervoase să-și amintească nimic, de exemplu, eucariotele cu o singură celulă, drojdie? Se pare că da, iar mecanismul de memorare are cel puțin o asemănare superficială cu dispozitivul de memorie din animale. Studiul cercetătorilor elvețieni arată amuzant, dar relevă un precedent important pentru un nou tip de mecanism molecular.

După cum știți, celulele drojdii pot exista în două forme: haploid și diploid (adică cu un singur set sau cu un set dublu de gene). Celulele haploide au unul din cele două tipuri de împerechere: și sau α. Ei secretă feromonii, numiți o– sau factorul α, prin care ei învață despre prezența unui partener din apropiere de "sex" opus. Feromonul se leagă de receptor și, prin cascada kinazei, inițiază un preparat pentru împerechere. Ciclul celular este blocat în faza G1, iar peretele celular începe să se umfle în direcția partenerului. Împerecherea reușită duce la îmbinarea partenerilor și la formarea unei celule diploide.

Autorii lucrării descrise au observat că în cazul în care feromonul este prezent și celula nu se află în contact cu partenerul timp de mai multe ore, celula este "dezamăgită", nu mai încearcă să se îmbine și în viitor nu participă niciodată la "jocuri de dragoste", ignorând prezența feromonului. Cu alte cuvinte, își amintește eșecul. Acum se înmulțește numai prin mijloace vegetative – înfrângerea celulelor haploide fiice. Dar cunoașterea viclenia iubirii nu este transmisă celulelor fiice. Sunt naivi și sensibili la prezența feromonului.

Rolul important în faza G1 joacă proteina ciclină Cln3, care controlează activitatea celorlalte cicline G1. G arestare fază1 în prezența feromonului, prin inactivarea Cln3: proteina Far1 se leagă la Cln3 și îi blochează funcția, în timp ce o altă proteină, Whi3, se leagă la ARNm Cn3 și previne sinteza noului Cln3.

Căutarea unui mecanism de evadare din vrăji de dragoste a condus autorii la proteina Whi3: capacitatea sa de a inactiva ARNm Cln3 sa dovedit a fi afectată. Și aici a rămas doar să ne amintim că analiza secvenței Wh3 se referă la grupul de proteine ​​susceptibile de a forma agregate fibrilare ordonate – amiloide.Analizând starea proteinei Whi3, autorii au descoperit că, în câteva ore, în prezența feromonului în celule, apar agregatele amiloid ale proteinei Whi3.

Amiloidele sunt un tip special de agregate de proteine, cu o proprietate remarcabilă de a-și cataliza propria creștere, împreună cu o restructurare profundă a moleculei de proteine ​​care trebuie atașată. Amiloidele provoacă aproximativ 40 de boli legate de vârstă la om. Unele amiloide sunt infecțioase, adică sunt capabile să transfere acest proces de creștere autocatalitică între organisme și apoi sunt numite prioni. Din fericire, doar unul dintre amiloidele umane este un prion – proteina PrP. Majoritatea prionilor celebri, aproximativ zece, aparțin drojdiei. Acești prioni sunt inofensivi și se manifestă ca elemente genetice nestandardizate, fenotipuri cu moștenire non-Mendeliană. Proprietățile prionului necesită un mecanism suplimentar care separă amiloidele în părți și astfel le multiplică.

Proprietățile amiloid și prionice ale proteinelor de drojdie sunt asociate cu prezența unor regiuni nestructurate îmbogățite în glutamină și asparagină (bogate în QN) în compoziția lor.Această regiune este prezentă și în proteina Whi3 și sa demonstrat că este necesară pentru agregarea lui Whi3 și dezactivarea programului de împerechere.

Mecanismul descoperit al memoriei dă naștere unor analogii extrem de bogate cu memorie în mustele lui Drosophila – singurul animal care până acum are un mecanism de memorie pe termen lung. Este interesant faptul că muștele pentru testarea memoriei au folosit de asemenea avansuri sexuale nereușite. Memoria pe termen lung a lui Drosophila se realizează și prin trecerea la starea amiloidă a unei anumite proteine, Orb2. Ca și în cazul lui Whi3, agregarea amiloidului de Orb2 are loc prin regiunea bogată în QN prezentă în acesta. Analogia merge și mai departe: ambele proteine ​​se leagă la unele ARNm și determină posibilitatea traducerii lor. Cu toate acestea, există unele diferențe: monomerul Whi3 se leagă la mRNA Cln3 și îl blochează, în timp ce amiloidul Whi3 nu se leagă. În cazul lui Orb2, amiloidul său, și nu monomerul, se leagă la mRNA și activează, mai degrabă decât blochează, traducerea.

O altă asemănare importantă este că în ambele cazuri amiloidele nu au proprietăți prionice. Într-un neuron, memorarea are loc separat pentru fiecare sinapsă, prin urmare, agregarea Orb2 ar trebui să aibă loc local și să nu se răspândească, ca un prion, în întreaga celulă.În cazul lui Whi3, moștenirea amiloidelor nu este, de asemenea, justificată. Dar, în ciuda asemănărilor, mecanismele Whi3 și Orb2 au cu greu un strămoș comun. Mai degrabă, probleme similare au găsit o soluție de același tip. Și se poate presupune că amiloidele, datorită rezistenței lor ridicate și rezistenței la proteaze, sunt cel mai fiabil suport pentru memorie.

Pentru ce este mecanismul Whi3? În primul rând, absența unui astfel de mecanism ar deschide o nișă pentru înșelătorii – celulele care ar emite un feromon și îi vor forța pe vecini să se pregătească pentru împerechere, în timp ce ei înșiși mănâncă fără griji și reproducând prin înfometare. Reproducerea sexuală este un proces relativ scump, cu avantaje strategice. Având în vedere acest preț, un avantaj tactic, momentan pentru reproducerea vegetativă. Whi3 permite drojdiei să renunțe la opțiunea costisitoare în cazul în care procesul este întârziat și să nu sufere de dragoste necondiționată până la sfârșitul zilelor, cum ar fi Turgenev.

Mecanismul Whi3 este precedent în mai multe privințe. Acesta este primul amiloid neionic semnificativ din punct de vedere funcțional din drojdie. Prioni pot fi utilizați și utilizați de drojdie pentru o schimbare fenotipică moștenită. Și de ce se poate folosi amiloidul ne-moștenit – a devenit clar doar acum.Rețineți că drojdia are mai mult de 150 de proteine ​​potențial amiloidogenice cu domenii bogate în QN, dar numai zece dintre ele prezintă proprietăți prionice complete. Ceea ce este chiar mai interesant – există multe proteine ​​bogate în QN la alte eucariote, în special la oameni. Este posibil ca proprietățile lor amiloidogene să funcționeze – de exemplu, în diferențierea celulelor.

Autorii au propus un nou nume pentru proteine ​​precum Whi3 si Orb2, – Mnemon, adică proteine ​​de memorie. Prezența multor proteine ​​bogate în QN sugerează că în curând vom afla despre noile proteine ​​din această clasă.

Sursa: Fabrice Caudron, Yves Barral. O Super-Adunare a Whi3 codifică carduri de memorie pentru celule unice în timpul cursei drojdiei // celulă. V. 155 (6). P. 1244-1257.

Vitaly Kushnirov


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: