| Аннотация |
Адаптация и реактивность многоклеточного организма представляют собой взаимосвязанные процессы, включающие различные модификации клеточных белков. Транскрипционный фактор HSF1, белки теплового шока HSP70, HSP90 и убиквитин-протеасомная система (УПС) играют ключевую роль в поддержании клеточного гомеостаза и защите от стрессов, включая тепловой, окислительный и метаболический. УПС сформировались у Архей, а некоторые консервативные белки этой системы сохранились в эволюции практически в неизменном виде. Губки (Porifera) – одни из древнейших ныне живущих многоклеточных организмов. Особенностью губок является уникальная способность к реагрегации клеток и полному восстановлению многоклеточной структуры после диссоциации ее тела на отдельные клетки. Холодноводные губки литоральной зоны Белого моря, обитающие в Арктических широтах, выдерживают резкую смену температуры, солености и оксигенации морской воды, воздействия ультрафиолетового излучения и механические повреждения во время штормов. Проект направлен на выявление молекулярных механизмов высокой устойчивости беломорских губок к температурным, химическим стрессам и механическому повреждению. Участие УПС и белков теплового шока в механизмах адаптации к гипоксии и клеточной реактивности животных, находящихся на ранней ступени эволюции, не исследовано. Используя широкомасштабное секвенирование, биохимические методы и протеомный анализ мы охарактеризовали белки, участвующие в обмене железа в клетках беломорских губок Halichondria panicea и Halisarca dujardinii, и провели сравнение этих белков с гомологами у других животных [Finoshin et al., PLоS One, 2020, V.21, 15(2)], показали важную роль нейроглобина, "древнего" гем-содержащего глобина и белка хранения железа – ферритина в процессах морфогенетической пластичности у губок [Adameyko et al., IJMS, 2021, V. 22, 16. 8635; Aдамейко с соавт., Мол. биология. 2020. Т. 54. № 3. С. 474-479], а также установили структуру инициаторного фермента цитоплазматического пути биосинтеза гема, дегидратазы δ-аминолевуленовой кислоты (ALAD), губок [Кравчук с соавт., Молекулярная биология. 2023. T. 57. № 6. С. 1085-1097]. Были выявлены особенности функционирования УПС у беспозвоночных [Stanovova et al., Dokl Biochem Biophys, 2016, 471(1): P. 428-430; Kravchuk et al., BBA, 2019. V. 1867(9). P. 840–853]. У нас имеются предварительные данные о повышении экспрессии генов УПС в ходе диссоциации/реагрегации клеток беломорской губки H. dujardinii и установлено, что состав симбиотических микроорганизмов губки H. dujardinii меняется в течение ее годового жизненного цикла. В настоящем проекте будут проанализированы данные секвенирования отдельных популяций клеток и транскриптомы губки в различных состояниях для выявления молекулярных маркеров, связанных с реактивностью. Методами протеомного анализа будут установлен экспрессионный профиль и охарактеризованы белки УПС и белки теплового шока в клетках губки H. dujardinii в ходе годичного цикла. С помощью селективных ингибиторов шаперонов, протеасом и сегрегазы VCP/p97, а также фермента ALAD биосинтеза гема планируется выявить роль системы контроля протеома в ходе клеточной адгезии, диссоциации/реагрегации и взаимодействия с симбиотическим микроокружением у губки H. duajardinii. Масштаб настоящего проекта определяется его критической значимостью для всех Metazoa, поскольку молекулярные и клеточные механизмы реактивности, выявленные у базальных животных, будут проверены в клетках млекопитающих, различающихся адгезивными свойствами и чувствительностью к гипоксии. Результаты этого исследования могут способствовать разработке новых терапевтических подходов к лечению заболеваний, связанных с клеточным стрессом и формированием белковых агрегатов.
|
