Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Наука

Ученые нашли способ определять родину лягушек по их слизи

Пресс-служба РНФ
11 августа 2021
50194410048_08fe46441a_k.jpg
Фото: Alexandre Roux / Flickr
Российские ученые совместно с коллегами из Словении провели анализ защитного кожного секрета травяной лягушки из популяции, обитающей в Центральной Словении, и сравнили результаты тестов с таковыми для московских земноводных.

Травяные ранидные лягушки (Rana temporaria) — один из самых распространенных родов лягушек в Европе. Слизь с поверхности кожи — их единственная защита от всех опасностей. Поэтому в процессе эволюции у каждой популяции сложился уникальный состав кожного секрета в зависимости от возможных угроз, существующих в конкретной среде обитания.

В одних группах активные пептиды слизи вызывают рвотный рефлекс у рыб, заставляя их выплюнуть жертву. Слизь травяных лягушек из других местностей вызывает такую боль у хищных птиц, что те не могут закрыть клюв и проглотить добычу. Пептиды других популяций отвечают за защиту от грибков, вирусов и вредных бактерий и способны ускорять регенерацию мягких тканей. Поэтому для ученых важно изучить состав и структуру каждого пептида и понять, как именно он действует.

16848074205_5ce61c8371_o.jpg
Kentish Plumber / Flickr

Для определения структуры активных веществ авторы использовали метод масс-спектрометрического анализа с предварительным хроматографическим разделением компонентов смеси: ионизируя молекулы вещества, они фиксировали отношение их массы к заряду, и с учетом атомных масс элементов устанавливали состав молекул и их активных фрагментов. Сравнивая пептиды словенской и московской популяции травяных лягушек, ученым удалось не только сделать прогноз о функциях найденных пептидов, но и найти новый способ различать виды и популяции лягушек.

«Часто бывает сложно определить, к какому виду относятся особи, ведь они очень похожи между собой. Даже у опытных биологов с этим возникают проблемы. Однако теперь, когда известно, что у каждого вида лягушек есть свой собственный набор пептидов, определить принадлежность особи будет легко. Более того, теперь существует возможность узнать и то, к какой именно популяции она относится — ранее не было ни одного способа, позволяющего это сделать. Так что мы можем говорить о настоящем открытии», — делится доктор химических наук Альберт Лебедев.

Основная цель исследователей — найти такой способ изучения структуры пептидов, при котором не нужно будет проводить дополнительные химические реакции, предваряющие масс-спектрометрический анализ и приводящие к потерям целевых компонентов или загрязнению образца побочными продуктами. Есть проблемы и с количеством образцов, поскольку сбор кожного секрета лягушек — также трудоемкий процесс. Обычного количества кожного секрета, выделяемого одной особью, недостаточно.

Авторы статьи использовали безвредный для лягушек метод мягкого электростимулирования, разработанный в Австралии в конце прошлого века. Ученые водили вдоль спин амфибий электродами, после чего слизь начинала выделяться более эффективно. Такая процедура проводится раз в пару недель, чтобы подопытные смогли восстановить «баланс» секрета.

Наконец, основная сложность состоит в том, что активные пептиды, выделяемые организмом лягушки, выполняют свою функцию в считанные секунды. Уже через минуту в только что взятом образце слизи не остается никаких действующих веществ. Все из-за ферментов, которые останавливают работу выполнивших свою функцию пептидов до того, как они смогут навредить организму хозяйки. Но и для этой проблемы нашлось решение. Одним из наиболее эффективных вариантов является смыв слизи с кожи водой в контейнер с метанолом, который дезактивирует ферменты. Полученный водно-метанольный раствор фильтруют, а фильтрат используют для изучения активных пептидов.

Эти методы будут использоваться и в будущих исследованиях. Уже планируется выяснить действие новых пептидов на грибки, бактерии и вирусы, а также изучить их противораковый потенциал. Ученые собрали особей других видов и теперь выясняют возможность альтернативных способов стимулирования секреции слизи.

16897780675_83d1bbfa0c_k.jpg
Gilles San Martin / Flickr

«Главная проблема современных лекарственных препаратов заключается в том, что вредные микроорганизмы быстро вырабатывают к ним устойчивость. Фармакологические компании тратят миллионы на разработку новых антибиотиков, а в результате большая их часть через некоторое время становится бесполезной. С активными пептидами из кожного секрета травяной лягушки все по-другому. Так как они совершенно иначе действуют на микроорганизмы, бактерии не вырабатывают к ним устойчивости, хотя природа их воздействия до конца еще не изучена. Именно по этой причине лягушки живут на планете уже более 300-400 миллионов лет. Вот почему мы надеемся, их пептиды могут стать основой для лекарств будущего поколения», — объясняет Альберт Лебедев.

Результаты работы лягут в основу исследований биологических активностей кожного секрета — его противомикробные и регенеративные свойства помогут разработать новые лекарства. Статья об исследовании, поддержанном грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликована в журнале Analytical and Bioanalytical Chemistry.

рекомендации
Фотоаппарат generic icon

Тестируем объективы Nikon в арктических условиях

Звезда

Секрет светящихся червей из сибирской тайги

Планета Земля

В ту степь – путешествие по Калмыкии