Генетики раскрыли один из секретов «неубиваемой» саламандры

Аксолотли — маленькие водные саламандры, которые обладают суперспособностью заново отращивать практически любую часть своего тела от лап и хвоста до глаз, тканей сердца, спинного мозга и других органов. В новом исследовании ученые из Стэнфордского университета наконец разгадали тайну уникального восстановления у аксолотлей. Оказалось, что амфибии имеют отличную от других версию молекулы mTOR, которая при травмах запускает производство необходимых для регенерации белков. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Такие животные, как аксолотли, особенно интересуют научное сообщество. Специалисты пытаются найти способ сделать подобную регенерацию доступной и для человека: как для более эффективного заживления ран, так и для восстановления утраченных конечностей. По статистике, самые частые причины потери конечностей — это травмы (например, в результате ДТП), и болезни, как сахарный диабет, которые поражают сосуды. Сегодня проблему восстановления решают только с помощью протезирования.

В ходе экспериментов команда обратила внимание, что у аксолотлей «слишком много» молекул матричной РНК (мРНК), которые содержат генетические инструкции для производства белков. Хотя обычно у животных стресс, сопутствующий получению травмы, снижает выработку белка, чтобы сэкономить энергию.

Затем ученые выяснили, что клетки аксолотлей заранее создают запасы мРНК на трудные времена — эти хранилища объясняют скорость, с которой начинает происходить синтез белка. Но было неясно, что их активирует, заставляя прикрепляться к рибосомам после утраты части тела.

Оказалось, что большинство из накопленных мРНК имели последовательность нуклеотидов на одном конце, которая регулируется ферментом mTOR — компонентом одноименных белков. Ученые сравнили белок mTOR аксолотля и других млекопитающих: известно, что у людей и мышей он активируется для выработки белков только при избытке питательных веществ. Однако у аксолотлей после повреждения клеток mTOR сверхчувствительно реагировал даже на небольшое количество питания и «включал» клеточные фабрики по производству белков.

«Обнаружение этого генетического изменения было шоком, так как mTOR — древний фермент, который одинаков практически во всех организмах. Но у аксолотлей мы наблюдали эволюцию новых последовательностей и структуры, которая изменила их фундаментальные свойства».

Олена Жулин, доцент кафедры молекулярной генетики в Университете Торонто

Сочетание запасов готовых мРНК с особым высокочувствительным белком mTOR в итоге приводит к тому, что после получения сильного повреждения аксолотли могут быстро вырабатывать белки для восстановления нужных тканей.

Хотя mTOR чувствителен к стимуляции, он не гиперактивен — не активнее, чем у млекопитающих. Это важно, так как гиперактивность данного белка ведет к росту раковых опухолей. У mTOR аксолотлей она отсутствует, в результате чего они устойчивы к онкозаболеваниям.

По словам авторов, это открытие — шаг вперед в понимании того, как можно манипулировать путем mTOR, чтобы развивать регенеративный потенциал у людей.