Исследователи из AMOLF обнаружили загадочное взаимодействие инсулиновых сигналов у червя C. elegans. Управляемый инсулином белок DAF-16 не только входит и выходит из ядра клетки в сложном ритме, но и делает это в один и тот же момент во всех клетках организма. Из-за большого сходства между C. elegans и человеком это исследование поможет лучше понять такие заболевания, как диабет, рак и старение. Ученые опубликовали результаты своей работы в журнале Nature Communications.
Клетки подвергаются различным видам стресса, таким как голодание или стресс, вызванный избытком соли или слишком высокой температурой. Инсулиновые сигналы реагируют на стресс, отправляя белок DAF-16 в ядро клетки, где он активирует гены, отвечающие за защиту от стресса.
Но как DAF-16 определяет, для какого типа стресса следует активировать гены? По случайному стечению обстоятельств исследователи из группы количественной биологии развития Йеруна ван Зона нашли ответ на этот вопрос. Приглашённый исследователь Мария Ольмедо принесла червя C. elegans, у которого DAF-16 был флуоресцентным, что позволило отслеживать перемещение белка в ядро клетки и обратно. Исследователь заметила, что DAF-16 перемещается в ядро всех клеток организма одновременно. Кроме того, продолжительность и частота этих перемещений образуют ритм, при этом у каждого типа стресса он уникальный.
Голодание приводило к появлению регулярного ритма (колебаний), а солевой стресс — к хаотичным импульсам, частота которых возрастала по мере увеличения количества соли. Подобно тому, как люди используют азбуку Морзе для общения, клетки, по-видимому, используют ритмы для передачи информации о типе и степени стресса, которому подвергается червь.
Помня об открытиях коллег, аспирант AMOLF Бурак Демирбас решил провести несколько заключительных экспериментов. Выяснилось, что ритм, в котором DAF-16 входит в ядро клетки и выходит из него, определяет, будет ли червь расти.
Бурак пояснил: «Глядя в микроскоп, я начал измерять размер личинок C. elegans и увидел, что, как только DAF-16 попадает в ядро, личинка перестаёт расти, а как только белок покидает ядро, она снова растет». Эта взаимосвязь между ритмом DAF-16 и ростом тела также объясняет, почему все клетки тела живут по одному и тому же ритму. Только так червь может гарантировать, что все его клетки перестанут расти или возобновят рост одновременно, сохраняя таким образом правильные свойства тела.
DAF-16 также играет важную роль в человеческом организме, но под другим названием: FOXO. Как и у червей, этот белок вместе с сигналами инсулина регулирует рост тканей и органов, а также защищает от различных видов стресса. Кроме того, он тесно связан с такими заболеваниями, как диабет, рак и старение. Руководитель группы Йерун ван Зон говорит: «Червь C. elegans очень похож на более сложные организмы, такие как человек. Я заметил, что все вопросы, которые мы задаём, также важны для понимания человеческого организма».
[Фото: AMOLF / Jeroen van Zon]
