Исследование механизмов полового размножения может помочь борьбе с опасными вирусами

Белки, обеспечивающие процесс размножения, позволяют вирусам типа Зика и Денге вторгаться в здоровые клетки.​

Группа исследователей-биомедиков из Техниона, Аргентины, Уругвая и США обнаружила сходство механизма размножения людей и вируса Зика.

Белок, который отвечает за то, что сперматозоид «сливается» с яйцеклеткой при оплодотворении, как выяснилось, является членом большого семейства белков, которые связывают клетки при построении органов. Эти же белки позволяют вирусам типа Зика и Денге вторгаться в здоровые клетки. 

Механизмы функционирования белков-фьюзексинов | Фото: Технион

Размножение любого организма половым путем, неизменно требует слияния сперматозоида с яйцеклеткой. Этот процесс изучается более 100 лет на примере различных живых существ: людей, мышей, насекомых, растений, морских ежей и даже грибов. При этом до сих пор не были идентифицированы молекулярные механизмы, которые «сливают» яйцеклетку и сперматозоид.

Белок HAP2 присутствует в растениях, водорослях, плесени и позвоночных, что позволяет считать его древним белком, существовавшим со времен первых эукариотических клеток (клеток с ядром). Однако при более близком рассмотрении HAP2 ученые пришли к выводу, что он еще древнее, чем им казалось. Структурный и филогенетический анализ белков HAP2 показал, что они родственны белкам, которые применяют вирусы Зика и Денге для того, чтобы «приварить» свою мембрану к мембране здоровой клетки, в которую они вторгаются.

Как полагают исследователи, это говорит о том, что HAP2, FF и белки, помогающие вирусу вторгнуться в здоровую клетку, принадлежат к большой семье гибридных белков, сращивающих клеточные мембраны. Исследователи назвали эту семью "фьюзексинами" - в нее входят белки, необходимые для полового размножения и слияния плазмы в клеточных мембранах.

Профессор Биньямин Подбилевич, руководитель исследования (факультет биологии Техниона): «Это потрясающие механизмы, которые сохраняют разнообразие структуры, соединяя клеточные мембраны в самом разном контексте. Понимание разнообразие функций фьюзексинов даст ученым возможность манипулировать слиянием клеток в развитии тканей и оплодототворении. Мы уже получили лучшее представление о том, как вирус Зика и другие проникают в клетки».

Заметное сходство белков, которые связывают клеточные мембраны, побудило ученых внимательно рассмотреть механику процесса. В ходе экспериментов исследователи продемонстрировали, что для слияние клеточных мембран требуется присутствие белков FF и HAP2 в мембранах обеих клеток. Это отличается от механизма работы вирусов в аналогичном случае, так как для проникновения вируса в клетку требуется наличие фьюзексина только в мембране вируса.

Общность структуры, последовательности и функции заставляют предположить, что все эти белки произошли от общего предка. Фьюзексины могли выделиться в отдельное семейство 2-3 миллиарда лет назад, обеспечивая древнюю форму обмена генетическим материалом между клетками. Позже, обладающие оболочкой вирусы «подобрали» эти белки для того, чтобы более эффективно проникать в клетки. И, в свою очередь, многоклеточные организмы адаптировали фьюзексины под свои потребности, чтобы строить мускулы, восстанавливать кости в позвоночных и так далее.


Источник: MFA
Фото: Технион