Исследователи из Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН с коллегами выяснили, что голый землекоп — подземный грызун, живущий до 40 лет, — утратил ряд функциональных генов CD1. Гены семейства CD1 у млекопитающих отвечают за синтез белков, участвующих в защите организма от инфекционных заболеваний.

Полученные данные указывают на то, что иммунная система голого землекопа значительно перестроилась и использует другие — CD1-независимые — молекулярные механизмы. Результаты исследования, поддержанного грантами Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Biology Direct.

У млекопитающих, птиц и рептилий некоторые клетки иммунной системы (макрофаги, В-лимфоциты, дендритные клетки) и эпителиальные клетки несут на своей поверхности белки CD1, которые имеют структурное сходство с белками главного комплекса гистосовместимости (MHC), играющего важную роль в развитии иммунитета. Если в организме появляется чужеродный объект, например бактерия, эти молекулы помогают «оповестить» об угрозе другие иммунные клетки — Т-лимфоциты, — которые способствуют уничтожению заражённых клеток и тем самым не дают инфекции распространиться. Это происходит благодаря тому, что CD1 «выставляет» над поверхностью клетки, как флажки, бактериальные липиды и их производные, по которым патоген легко распознать.

У разных животных число генов CD1 и их состав сильно отличаются, например, у мыши их 2, у крысы — 1, у морской свинки — целых 9. Поскольку большинство доклинических испытаний лекарств проводится именно на этих животных, поиск и определение их функциональных молекул CD1 особенно важны для правильной интерпретации результатов фундаментальных и прикладных исследований. Однако неизвестно ни одного вида млекопитающего, который бы полностью утратил все белки CD1.

CD1-опосредованная активация Т-киллеров

Исследователи описали эволюцию белков CD1 у грызунов. Для этого авторы провели биоинформатический анализ последовательностей, отвечающих за синтез белков CD1 в геномах 18 грызунов разных видов, и реконструировали соответствующие белковые структуры. Авторы впервые обнаружили, что голый землекоп (Heterocephalus glaber) утратил часть работающих (функциональных) генов CD1. Это животное относится к дикобразообразным и отличается необычайно большой для грызунов продолжительностью жизни — до 40 лет, в связи с чем голые землекопы интересны для исследований механизмов старения. Выявленное авторами отсутствие белков CD1 указывает на ещё один необычный признак этого грызуна — нестандартные механизмы работы иммунной системы.

«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. Эти факты подчёркивают уникальность иммунной системы голых землекопов. Вероятно, потерю части CD1-белков и естественных Т-клеток в иммунной системе голых землекопов компенсируют другие иммунные клетки — миелоидные клетки иммунной системы и иные типы Т-лимфоцитов, хорошо развитые у этих животных», — поясняет участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Замараев, кандидат биологических наук, научный сотрудник ИМБ РАН и лаборатории исследования механизмов апоптоза Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Анализ также показал, что наиболее разнообразные по строению белки CD1 характерны для представителей подотряда мышеобразные. Их родственники из подотрядов белкообразные, боброобразные и дикобразообразные имеют более консервативные — менее различающиеся между собой — белки. Это подчёркивает, что данные подотряды эволюционно более древние.

«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. Надеемся, что полученные 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», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Константин Гунбин, кандидат биологических наук, старший научных сотрудник Центра геномных исследований Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта *Калининград).

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

Источник: РНФ.