Ученые из МГУ впервые изучили регенерацию редкого внутреннего скелета, состоящего из кальцитовых спикул, у голожаберного брюхоногого моллюска Onchidoris muricata после ампутации. Полученные данные по формированию скелетных элементов de novo и экспрессии генов, кодирующих белки, участвующих в их биоминерализации, являются первым шагом в изучении формирования спикул, а также в расшифровке механизмов биоминерализации на молекулярном уровне. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в научном журнале Data in Brief.
Моллюски — распространенная группа беспозвоночных животных, обитающая в водной и наземной среде. Интересно, что не все они обладают раковиной. Так, голожаберные моллюски — дориды утратили ее в процессе эволюции, но взамен приобрели внутренний скелет. На примере Onchidoris muricata ученые показали, что твердый скелет состоит из многочисленных иголочек — спикул, которые помимо внутреннего положения находятся еще и внутри специализированных клеток (склероцитов). Такое положение спикул уникально для беспозвоночных.
Исследователи обнаружили, что основу этих спикул составляют ранее неописанные белки, похожие на коллаген. Их заинтересовал вопрос биоминерализации, а именно того, как белковые структуры впоследствии становятся твердыми. В ходе экспериментов удалось установить, что твердыми спикулы становятся из-за ионов кальция, которые связываются с белковой матрицей, а специальный белок (карбоангидраза) помогает присоединять кальций к коллагеноподобным белкам спикул.
Кроме того, ученые исследовали, могут ли твердые скелетные элементы восстанавливаться после травм, а именно после полного удаления. Оказалось, что к регенерации способны не все части тела моллюска, а лишь важные чувствительные органы — ринофоры. Это подвижные щупальца, рожки на голове моллюска, которые помогают ему воспринимать химические сигналы из окружающей среды. Чувствительные ринофоры снаружи имеют складки, которые внутри укреплены скелетом из спикул.
При удалении одного щупальца моллюск продолжает нормально функционировать, что позволяет изучать регенерацию спикул и их минерализацию. Ученые показали, что спикулы формируются заново, причем их образование является сигналом для образования сладки ринофора. Через 21 день ринофор восстанавливается почти до исходного состояния, как и спикулы внутри него.
Полученные результаты являются важным шагом в изучении регенеративных способностей живых организмов и механизмов восстановления и биоминерализации внутреннего скелета. Они могут помочь в разработке новых подходов к лечению травм или заболеваний, связанных с нарушением целостности костей.
