Древесные крысы выживают после укусов змей
Вес древесных крыс (также известных как мешотчатые крысы) составляет менее половины фунта, но они могут пережить укусы ядовитых гремучих змей, которые отправили бы в больницу или даже убили бы взрослого человека.
Новое исследование Мичиганского университета раскрыло ключ к пониманию того, как эти крошечные грызуны развили такой мощный иммунитет: они накапливают дополнительные копии генов.
Исследование
Исследование, опубликованное в журнале Molecular Biology and Evolution, было посвящено группе генов под названием SERPINs, которые кодируют белок, блокирующий распространённый компонент змеиного яда. Предыдущие исследования показали, что SERPINA1 подавляет яд европейской гремучей змеи, но гораздо меньше известно о родственном гене под названием SERPINA3.
«Мы хотели выяснить, можно ли определить генетическую основу, лежащую в основе этой устойчивости к яду», — сказал Мэттью Холдинг, биолог-эволюционист в лаборатории Дэвида Гинзбурга в Институте наук о жизни UM. «Мы заметили, что, в то время как у людей есть только один ген SERPINA3, у этих крыс их 12 копий. Каждый из них кодирует немного отличающийся белок, и мы понятия не имеем, что делает каждый из них».
Дублирование генов
Дюжина генов SERPINA3 у древесных крыс возникла в результате процесса, называемого тандемным дублированием, когда дополнительная копия одного гена вставляется в геном во время развития. Поскольку исходный ген остаётся нетронутым, выполняя свои первоначальные функции, новая копия может эволюционировать так, чтобы кодировать другой белок с другой функцией.
Тандемные дублирования часто встречаются у змеиных ядов. Поскольку жертвы змей становятся устойчивыми к яду, новые белки эволюционируют, чтобы сделать яд токсичным другими способами. Исследовательская группа задалась вопросом, могут ли генетические изменения в змеином яде стимулировать дублирование и диверсификацию SERPINA3 в ответ.
Результаты исследования
Мейлин Уорд, бывшая студентка бакалавриата в лаборатории Гинзбурга, которая совместно возглавляла исследование с Холдингом, протестировала белки, вырабатываемые каждым из 12 генов SERPINA3 у древесных крыс, на образцах яда, собранных у гремучих змей, которые охотятся на этих грызунов. Они обнаружили, что многие из белков SERPINA3 связываются напрямую с компонентами яда, которые делают его токсичным, блокируя их способность причинять вред.
Исследовательская группа также наблюдала существенные различия в активности различных белков. Некоторые из белков не проявляли никакого взаимодействия с ядом, что указывает на то, что они выполняют совершенно иную роль в выживании млекопитающих, тогда как другой белок одновременно подавлял два различных компонента, которые составляют основу токсичности яда.
«Наши результаты позволили включить белки SERPINA3 в обсуждение устойчивости к яду», — сказала Уорд, которая сейчас является студенткой медицинского факультета Университета Дьюка. «Предыдущая работа в этой области была сосредоточена в основном на SERPINA1, и теперь мы знаем, что эти дубликаты генов SERPINA3 являются важным фактором в коэволюции между древесными крысами и их хищниками».
Холдинг говорит, что это даёт нам представление о том, как дупликация генов может играть роль в эволюции устойчивости к яду, как один из потенциально многих факторов.
«И это раскрывает ещё один инструмент в арсенале грызунов, который можно изучить на примере других животных в рамках более широкого вопроса о том, как пережить укусы ядовитых змей», — сказал он.
Предоставлено Мичиганским университетом.
Другие новости по теме
- Подробная карта клеток раскрывает тайны формирования репродуктивных органов
- У берегов Кейп-Кода на берег выбросило мёртвых акул и скатов-торпедо
- Смещение данных снижает надёжность моделей ИИ, прогнозирующих устойчивость к противомикробным препаратам
- Исследователи используют виртуальную реальность для обучения в классе
- Как наиболее многочисленные бактерии океана делятся на экологически различные группы
- Питательные грибные белки из растительных остатков: вкусное решение для веганов и вегетарианцев
- Технология Project Airbear может помочь предсказывать оптимальные места обитания коал с воздуха
- Спектроскопия листьев предсказывает степень зрелости плодов: метод на основе света позволяет избежать потерь урожая
- Новый метод генного редактирования может изменить подход к борьбе с комарами
- Тест крови OxiDx показывает, что скачки без окислительного стресса повышают работоспособность лошадей
Другие новости на сайте
- Традиционное запутывание может иметь тысячи скрытых топологий в высоких измерениях.
- Модель машинного обучения предсказывает связывание белков с золотыми нанокластерами
- Новый способ повысить возможности больших языковых моделей
- Модель показывает компромиссы, ограничивающие вред, наносимый паразитом малярии
- Антиоксидантная система на основе микрогелей продвигает исследования биогибридного мозга
- Север Канады теплеет снизу, а наша инфраструктура к этому не готова
- Наука движения мяча для крикета: swing, seam и spin
- Как развить многоязычные навыки вашего ребёнка во время каникул
- Крупнейший спутник Сатурна, возможно, не имеет океана
- Подробная карта клеток раскрывает тайны формирования репродуктивных органов