ИСТИНА

Среди молекул сигнальной природы все большее внимание привлекают цианотоксины, молекулы различного химического состава, образуемые фотоавтротрофными прокариотами - цианобактериями. Среди них по типу действия на человека и животных выделяют гепатотоксины: микроцистины и нодулярины - циклические пептиды, являющиеся ингибиторами фосфатаз, а также цилиндроспермопсин - гуанидиновый алкалоид, являющийся ингибитором белкового синтеза, приводящий к некротическому поражении печени. Существуют дерматотоксины, такие как лингбиатоксин-а (индоловый алкалоид ) и аплисиатоксин (полиацетатный алкалоид), активирующие протеин-киназу С, приводя к образованию злокачественных опухолей.К нейротоксинам относят анатоксин- а, относящийся по своей природе к алкалоидам, и являющийся нервно-мышечным блокатором. Другим нейротоксичным агентом является небелковая аминокислота ВМАА (бета-N-метиламин-L-аланин),которая синтезируется цианобактериями и связывается с глутаматными рецепторами в мозге человека и животных, приводя к тяжелым нейро-дегенеративным заболеваниям. Каковы же возможные функции этих токсинов в микробных популяциях? Среди гипотез выдвигаются следующие: 1) эти молекулы являются сигнальными, служащими для регуляции экспрессии определенных генов в бактериальной популяции;2) они служат для борьбы к конкурентами и врагами, для подавления их роста и развития;3) они нужны для контроля численности собственной популяции в меняющихся условиях окружающей среды; 4) они могут быть хелаторными агентами, позволяющими бактериям связывать ионы металлов. Мы инициировали исследование механизмов воздействия нейротоксина ВМАА на клетки цианобактерий с использованием различных методов и подходов: микробиологических, молекулярно-генетических, протеомных, биоинформационных. ВМАА - небелковая аминокислота, одна из большого количества различных модифицированных аминокислот, не входящих в группу канонических 20 белковых аминокислот. Насчитывают тысячи небелковых аминокислот, 250 таких аминокислот найдено в растениях (Vranova et al., 2011). Они являются значительным резервом органического азота во многих экосистемах, но знания о них весьма ограничены. Исследования показали, что они играют важную роль в виде метаболитов, аллелопатических химических веществ, в процессах приобретения питательных веществ, в передаче сигналов и в ответе на стресс. ВМАА накапливается в цепях питания и попадает через продукты (моллюски, рыба, растения) в организм человека (Cox et al. 2003, Jonasson et al. 2010, Kruger et al., 2010 ). В случае с ВМАА известно, что эта аминокислота может встраиваться ошибочно в белки вместо серина (Glover et al., 2014), что приводит к формированию неправильной структуры белка и в конечно счете - к гибели клетки. В нашем исследовании мы обнаружили воздействие ВМАА на клеточную дифференцировку и азотный метаболизм цианобактерии Nostoc sp. PCC 7120. Использование ПЦР в реальном времени и методов протеомики может способствовать пониманию молекулярных механизмов действия ВМАА на азотфиксирующие цианобактерии. Работа поддержана грантом РФФИ № 14-04-00656.