Биологи Университета Вайоминга внедрили гены тихоходок в человеческие клетки и наблюдали значительное замедление метаболических процессов. Результаты исследования, опубликованные в журнале Protein Science, помогут разработать новые методы хранения клеточных культур, органов для пересадки и лекарств.
В ходе эксперимента исследователи создали векторы, содержащие гены, кодирующие специфичные для тихоходок белки — CAHS (англ. Cytoplasmic-Abundant Heat Soluble). Известно, что эти белки начинают в больших количествах синтезироваться в организме тихоходки при обезвоживании, формируя внутриклеточный гель, который, как предполагается, защищает белки от повреждения.
Прежде чем внедрить гены CAHS в клетки человека, исследователи изучили механизм образования белкового геля in vitro и то, как он влияет на погруженные в него различные биологические молекулы. Оказалось, что гель ограничивает механическое движение молекул, предотвращая их повреждения во время высыхания. Тем самым ученые получили подтверждение гипотезы витрификации (англ. vitrification hypothesis), согласно которой увеличение вязкости внутри клеток помогает тихоходкам избежать фатальных повреждений.
Учёные объяснили, поможет ли генная инженерия в будущем создать сверхчеловека
В живых клетках эмбриональных почек человека белки CAHS формировали новый цитоскелет, состоящий из фибриллярных сетей, которые повышали выживаемость клеток, испытывающих осмотический стресс из-за недостатка воды. Ученые показали, что в этом процессе ключевую роль играло снижение метаболической активности клеток. После того как волокна CAHS растворялись, метаболизм клеток возвращался к норме.
По словам авторов, результаты исследования улучшают фундаментальные знания, как тихоходки выживают при экстремальном стрессе. Кроме того, этот биологический механизм может стать основой для новых технологий борьбы со старением, стабилизации клеточных структур, а также для создания фармацевтических препаратов долгого хранения.