Эксперты раскрыли секрет адаптации красных кровяных телец к нехватке кислорода.
Специалисты из Университета Колорадо Аншутц составили подробную карту скрытой сети белков, которая позволяет красным кровяным тельцам мгновенно адаптироваться к изменениям уровня кислорода. Исследование, опубликованное в журнале Blood, показало, что эритроциты гораздо сложнее, чем считалось ранее, и способны перестраивать свой внутренний метаболизм без создания новых белковых структур.
В ходе работы исследователи идентифицировали 3775 белков в сверхчистых зрелых эритроцитах человека — это более чем втрое превышает количество, известное науке всего 15 лет назад. Составив карту тысяч физических взаимодействий между ними, команда обнаружила динамичную сеть, которая быстро реорганизуется при снижении уровня кислорода. Ведущий автор исследования Анджело Д’Алессандро отметил, что у клеток нет ядра для включения генов, поэтому они адаптируются за счет постоянной модификации уже имеющихся белков.
Центральным элементом кислородной сети стал белок Band 3 на поверхности клетки. Ученые обнаружили его ранее неизвестную связь с ферментом биливердинредуктазой B (BLVRB). При снижении уровня кислорода связывание этих двух компонентов резко возрастает, запуская цепную реакцию: изменяется метаболизм глюкозы, а производство молекулы 2,3-БПГ увеличивается почти втрое. Именно эта молекула помогает гемоглобину высвобождать кислород там, где ткани испытывают наибольшую потребность.
Ученые выявили ось Band 3–BLVRB, регулирующую метаболическую адаптацию к гипоксии.Чтобы проверить значимость открытого механизма для живого организма, ученые использовали животные модели, лишенные кислород-чувствительного участка белка Band 3. Эритроциты таких животных не могли нормально реагировать на гипоксию, что приводило к серьезному ухудшению их физической работоспособности. Хотя исследование напрямую не изучало спортсменов, результаты свидетельствуют о том, что способность эритроцитов быстро перестраивать свой метаболизм играет ключевую роль в функционировании организма во время интенсивных нагрузок или пребывания на большой высоте.
Примечательно, что эволюция пришла к схожему решению в растительном мире. Исследователи выяснили, что фермент BLVRB действует как молекулярный ретранслятор, передавая сигнал от оксида азота к другим системам клетки. Аналогичный механизм растения используют для перенаправления углерода на фотосинтез. По словам профессора Д’Алессандро, удивительно видеть использование одной и той же базовой химической стратегии столь разными формами жизни для адаптации к изменениям газовых сред.
Понимание этих механизмов может помочь в разработке методов хранения крови и переливания, а также в лечении последствий травм и шока. Чтобы ускорить дальнейшие открытия, команда сделала свою базу данных Deep Red общедоступной для научного сообщества по всему миру.
Ранее ученые разработали синтетические тромбы. Hi-Tech Mail рассказал, зачем они нужны.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
