Сирийские хомячки помогли раскрыть генетическую тайну спячки

В японском Университете Хоккайдо выявили ген, обеспечивающий клеткам млекопитающих выживание при опасно низких температурах во время зимней спячки.


Падение температуры организма до 10 °C и ниже очень быстро заканчивается смертью и людей, и многих остальных млекопитающих. Охлаждение приводит к накоплению в наших клетках вредных перекисей липидов (жиров), за которым следует гибель клеток и отказ органов. Но отдельные виды могут пережить холода в состоянии спячки.

Зимняя спячка у многих мелких млекопитающих — это циклы глубокого оцепенения продолжительностью от нескольких дней до нескольких недель. Но и во время спячки бывают короткие периоды повышения температуры тела до нормальной и вместе с тем возвращения активности.

Японские учёные выявили ген, который уберегает от гибели клетки сирийских хомячков в пору спячки. Чтобы распознать его, специалисты создали путём биоинженерии раковые клетки человека, в достаточной степени чувствительные к холоду. Вместе с тем этот материал нёс в себе гены из клеток холодостойкого хомячка. Модифицированные человеческие клетки надолго охлаждали, а затем согревали.

Генетический анализ изменённых клеток человека, которые пережили холод и стресс от повторного согревания, позволил распознать гены хомяков, помогавшие биологической ткани пережить холод. Это был ген, ответственный за выработку глутатионпероксидазы-4 (ГПО-4), одного из белков, что снижают воздействие активных форм кислорода в клетках млекопитающих. Иными словами, ослабляют процесс окисления, приводящий к возникновению той самой убийственной перекиси липидов.

Активность выявленного гена в клетках хомяка подавляли разными способами, в том числе химическим путём. И тогда клетки могли пережить лишь короткие периоды сильного холода — два дня вместо прежних пяти, — прежде чем всё-таки гибли, накопив перекись липидов.

ГПО-4 вырабатывается в клетках и человека, и хомяка. Вот только хомяки способны впадать в спячку в отличие от нас. Поэтому исследователи изучили, по-разному ли ведут себя ГПО-4 человека и ГПО-4 хомяка. Выяснилось, что даже человеческий вариант специфического белка может защитить от холода, но только если выделяется в повышенных количествах.


— доцент Масамицу Соне, участник исследования.

И всё же находка особого гена стала первым шагом к познанию того, почему некоторым видам дано впадать в спячку без угрозы для жизни. При дальнейшем накоплении знаний открытие помогло бы в медицине. Например, при долгосрочном хранении донорских органов или при использовании гипотермии (холода) в качестве лечебного метода.