Ученые установили: у голых землекопов нет защищающих от инфекций белков CD1

Открытие, что подземный грызун, живущий до 40 лет голый землекоп (Heterocephalus glaber), утратил часть функциональных генов CD1, ответственных за выработку белков, участвующих в организации защиты организма от инфекционных заболеваний, сделали исследователи из Института молекулярной биологии (ИМБ) им. В. А. Энгельгардта РАН с коллегами, 7 августа сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу РНФ.

Данные, полученные учеными в ходе исследования эволюции у грызунов белков CD1, говорят о перестройке иммунной системы голого землекопа, которая, вероятно, использует другие — CD1-независимые — молекулярные механизмы.

Результаты исследования были представлены в статье «Особенности семейства генов CD1 у грызунов и уникальность иммунной системы голого землекопа», опубликованной в журнале Biology Direct.

Белки CD1 имеют структурное сходство с белками главного комплекса гистосовместимости (MHC), играющего важную роль в развитии иммунитета. Располагаясь на поверхности некоторых клеток иммунной системы (макрофаги, В-лимфоциты, дендритные клетки) и эпителиальных клеток у млекопитающих, птиц и рептилий, эти белки при появлении в организме чужеродного объекта, например, бактерии, помогают «сообщить» об угрозе другим иммунным клеткам, Т-лимфоцитам, которые способствуют уничтожению зараженных клеток, не давая инфекции распространиться.

Для этого CD1 «выставляет» над поверхностью такой клетки, как метку, липиды бактерии и их производные, позволяя распознать патоген.

У разных животных, в том числе грызунов, являющихся модельными животными для проведения доклинических испытаний лекарств, число генов CD1 и их состав значительно отличаются. Так, у крысы он только один, у мыши — 2, а у морской свинки даже 9. Однако ранее было неизвестно ни одного вида млекопитающего, который бы полностью утратил все белки CD1.

При этом поиск и определение функциональных молекул CD1 у модельных животных важны для правильной интерпретации результатов фундаментальных и прикладных исследований, что и стало основанием для проведения исследования, в ходе которого был проведен биоинформатический анализ последовательностей, отвечающих за синтез белков CD1 в геномах 18 грызунов разных видов, и установлены их белковые структуры.

Анализ показал, что у голого землекопа (Heterocephalus glaber) нестандартные механизмы работы иммунной системы, поскольку у него утрачена часть работающих (функциональных) генов CD1. Также это животное представляет интерес для исследования механизмов старения, так как его продолжительность жизни намного больше, чем у других грызунов — до 40 лет (крысы в дикой природе живут в среднем 2 года).

Участник проекта, научный сотрудник ИМБ им. В. А. Энгельгардта и лаборатории исследования механизмов апоптоза МГУ им. М. В. Ломоносова, кандидат биологических наук Алексей Замараев пояснил:

«Недавние исследования иммунной системы голого землекопа показали отсутствие у него естественных Т-киллеров, которые участвуют в удалении клеток, зараженных бактериями и вирусами, а также опухолевых клеток. Поскольку наличие функционально активного гена CD1d необходимо для развития естественных клеток-киллеров, мы предположили, что иммунный ответ у голого землекопа осуществляется по другому пути, независимому от естественных Т-киллеров».

Ученый подчеркнул, что выявленные факты говорят об уникальности иммунной системы голых землекопов, в которой, возможно, потерю части CD1-белков и естественных Т-клеток компенсируют другие иммунные клетки, например, миелоидные клетки и иные типы Т-лимфоцитов, хорошо развитые у этих животных.

Кроме того, анализ показал, что самыми разнообразными по строению белками CD1 обладают представители подотряда мышеобразные, тогда как у их родственников из подотрядов белкообразные, боброобразные и дикобразообразные (к ним относится и голый землекоп) белки менее различаются между собой. Это говорит о том, что данные подотряды являются эволюционно более древними.

«В дальнейшем мы планируем исследовать другой тип молекул с той же функцией, что у белков CD1 — белки MR1, которые представляют (как бы показывают) специфичным Т-лимфоцитам метаболиты рибофлавина или другие бактериальные антигены», — поделился другой участник проекта, старший научный сотрудник Центра геномных исследований БФУ им. Иммануила Канта, кандидат биологических наук Константин Гунбин.

В исследовании также приняли участие сотрудники Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН (Новосибирск) и Каролинского Института (Швеция).

Исследователи надеются, что полученные ими данные «позволят понять не только фундаментальные особенности строения иммунной системы разных животных, но и выявить модели для направленной активации CD1-специфических Т-клеток и запуска иммунного ответа на различные патогены».