Головоногие моллюски, такие как кальмары, могут быть настолько близки к инопланетному разуму, насколько мы когда-либо знали, с разнообразной эволюционной линией из совершенно другого мира под водой.
Тем не менее, несмотря на уникальное развитие нашего мозга и тела, мы все находимся в стадии разработки в рамках общего процесса.
Люди и другие животные постоянно подвергаются эфемерному, обратимому транскриптомному ремиксу посредством так называемого «аденозиндезаминазы, действующей на РНК» или редактирования РНК, опосредованного ADAR.
Проще говоря, это все равно, что распечатать рецепт, но заменить изюм на шоколадную стружку прямо перед тем, как передать его пекарю.
Никакие другие существа не могут сделать это так хорошо, как колеоидные головоногие моллюски, к которым относятся умные и мягкие кальмары, осьминоги и каракатицы, и это даже близко не близко.
Новое исследование показывает, что РНК этих головоногих, по-видимому, более податлива, чем у создателя персонажей Скайрима, что приводит к изменению белков, которые иногда повышают биологические способности в необычайных масштабах.
В исследовании, опубликованном в журнале КлеткаИсследовательская группа под руководством биологов из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) исследовала протеом – полный набор примерно 24 000 белков – длинноперого прибрежного кальмара.Доритеутис пеалеи), чтобы выяснить, что на самом деле делают эти изменения.
Самым большим сюрпризом, возможно, стала широта эффекта редактирования.
«Мы обнаружили влияние на активность белков, их стабильность, локализацию и даже на то, как они взаимодействуют с другими белками. Последующие эффекты даже заходят так далеко, что регулируют здоровье органелл», — рассказал ScienceAlert первый автор Джек Моэн, клеточный и молекулярный ученый из UCSF.
«Редактируя инструкции РНК, используемые для создания белков, эти животные могут генерировать белки с разными свойствами, не меняя при этом свою ДНК».
До этой работы об этих изменениях было известно относительно мало. Но ранее было показано, что они влияют на коммуникацию центральной нервной системы, возможно, в ответ на экологические или физиологические условия, такие как колебания температуры, говорят исследователи в статье.
Чтобы обнаружить дополнительные эффекты, они исследовали около 8000 участков, где белки редактировались в более чем 2000 различных белках в зрительной доле кальмара и жабрах. Это позволило сравнить активность редактирования РНК в сложном мозге кальмара с более «уборочным» органом дыхания.
Оптическая доля, отвечающая за зрение и реагирование на вещи, составляет значительную часть центральной нервной системы кальмара и осуществляет частую и более сложную деятельность по редактированию.
Это может иметь смысл, поскольку головоногие моллюски обладают наиболее мощной способностью к редактированию ADAR и самой сложной нервной системой, наблюдаемой у беспозвоночных – особенности, которые возникли вместе, предполагают исследователи.
Важно отметить, что такие изменения происходят в последовательностях, кодирующих белки, а не в «мусорных» частях их генома, не кодирующих белки.
Некоторые из этих изменений происходят в белках ADAR, поскольку сами молекулярные работники изменяются, обеспечивая определенный уровень генной балансировки или саморегуляции.
«Еще одним результатом, который нас поразил, стала возможность создания новых белковых последовательностей», — добавляет Моен, поскольку они идентифицировали 5000 коротких белков, которых не было ни в эталонном протеоме кальмара, ни в золотой базе данных Swiss-Prot, состоящей из 14 000 организмов.
Хороший (или случайный) пекарь всегда будет печь разные виды печенья.
Действие редактирования также меняет место нахождения белков; их измененные формы отправились в путь, двигаясь от окраин клеток к ядру, или штаб-квартире клетки.
Эта перекодировка белка может изменить действие органелл (клеточной версии органов), таких как митохондрии, и даже те, кто дремал во время физиотерапии, знают, что это важные, производящие энергию «электростанции клетки».
На самом деле исследователи обнаружили, что эта перекодировка может сделать митохондрии кальмара более похожими на митохондрии человека: более экологически стабильными и способными лучше перерабатывать себя.
Точно так же перекодирование, по-видимому, влияет на их креатиновую систему, обеспечивая приливы энергии для уклончивых движений или других сложных мозговых процессов.
Удивительно, но все это происходит путем одновременного редактирования базы. На самом деле, в этом и суть, потому что он не меняет основную схему ДНК и потенциально не передает вредные мутации – бесплатная протеомная пробная версия, никаких данных кредитной карты не требуется.
В целом, результаты показывают, что головоногие моллюски еще более инопланетны, чем мы им приписываем, сохраняя непревзойденный уровень генетической гибкости.
Но почему это относится к головоногим моллюскам, а не к другим животным?
Это связано со структурой ферментов ADAR, а также с другими причинами, которые требуют дополнительных исследований, объясняет Моэн.
Теоретические возможности огромны и выходят за рамки астрономических: вариантов белка больше, чем у всех звезд, планет и суперспиртовых облаков во Вселенной вместе взятых.
«Если мы посмотрим на все сайты, идентифицированные в данных секвенирования РНК, это приблизит теоретическую оценку к 10²⁴⁸», — сказал Моен ScienceAlert.
Это более чем на 100 порядков больше, чем у всех атомов во Вселенной.
Таким образом, оно представляет собой фундаментальную двойственность между естественным потенциалом и действительностью.
«Они описывают огромное потенциальное разнообразие», — сказал Моен. Сколько его на самом деле производят животные, остается неизвестным».
Исследование опубликовано в Клетка.
Эта статья была проверена Рэйчел Гарнер и отредактирована Питером Докрилом. Хотя мы гордимся своим процессом, мы всего лишь люди. Если вы заметили ошибку, пожалуйста, сообщите нам.
