Паоло Пелоси - Обоняние [Увлекательное погружение в науку о запахах]

Разумеется, растворением феромонов функции этих белков не ограничиваются. Есть гипотеза (ее еще нужно подтвердить), которая гласит, что связывающие белки могут регулировать состав феромоновой смеси. Иными словами, вместо того чтобы управлять синтезом компонентов, гораздо проще управлять экспрессией связывающих их белков. Таким образом, состав феромоновой смеси будет определяться количеством и соотношением связывающих белков. Для синтеза одного феромона необходимы несколько активных ферментов, чье производство нужно запускать по запросу. По контрасту синтез белка-переносчика зависит от активации одного-единственного гена. И ОСБ, и ХСБ – маленькие белки, которые спонтанно укладываются в правильную структуру и, в отличие от ферментов, не нуждаются ни в каких дополнительных факторах, чтобы связывать свои лиганды.

ОСБ и ХСБ были найдены еще и в репродуктивных органах насекомых. У совки хлопковой, например, ОСБ в больших количествах присутствует в антеннах, но есть также и в сперме. Во время спаривания этот белок передается от самца самке и заканчивает свой путь на поверхности яиц – разумеется, только оплодотворенных. Как и в других случаях, он переносит эндогенные лиганды – возможно, феромоны, чье назначение нам пока неизвестно.

Похожим образом обстоят дела у комара, переносящего желтую лихорадку, Aedes aegypti : он тоже передает самке ОСБ вместе со спермой. А вот у восточной саранчи, Locusta migratoria , самка является счастливой обладательницей целых 17 ХСБ (найдены в репродуктивных органах), тогда как в сперме самца содержится всего один. Наука только начинает догадываться о том, какой комплексной бывает межполовая химическая коммуникация даже у относительно примитивных видов насекомых. Предположительно, каждый из этих ОСБ и ХСБ переносит тот или иной феромон, управляющий процессом ухаживания и фазами репродукции.

Но дело, возможно, не только в химической коммуникации.

Роль ОСБ и ХСБ как переносчиков липофильных лигандов не ограничивается феромонами и пахучими веществами. Я уже рассказывал о ретиноло-связывающем белке, липокалине, транспортирующем очень гидрофобный ретинол по кровотоку от печени к сетчатке. Нечто похожее происходит и у насекомых: ОСБ и ХСБ были найдены в глазах хлопковой совки и медоносной пчелы, где они, по всей видимости, служат переносчиками гидрокси-ретиналя – продукта окисления гидрокси-ретинола, необходимого для зрения. Скорее всего, это характерно для всех насекомых вообще. Те же или похожие белки рекрутируются для транспортировки феромонов и зрительных пигментов. Несмотря на разные функции, эти лиганды имеют одну общую физико-химическую характеристику: они очень гидрофобны и нуждаются в белковой оболочке, чтобы перемещаться внутри водной физиологической среды.

Как мы уже отметили, мочевые белки непосредственно влияют на созревание молодых самок. По меньшей мере в одном случае было продемонстрировано, что ХСБ нужен и для созревания эмбриона. ХСБ-3 у пчел есть только в яичниках и яйцах (и больше нигде в организме) – довольно необычный факт, так как ХСБ обычно присутствует в разных органах. Когда подавили ген, кодирующий этот белок, и, следовательно, заблокировали его синтез, эмбрионы перестали нормально развиваться и не смогли потом выйти из яиц.

Другой ХСБ, как оказалось, участвует в регенерации ног у тараканов. Интересно, что этот белок и его действие ученые отметили еще за несколько лет до того, как в сенсорных органах было обнаружено присутствие ХСБ и началось изучение их как одорантов и переносчиков феромонов. Если оторвать у таракана ногу на стадии личинки, насекомое ее благополучно восстановит. В процессе регенерации синтез белка, в то время именовавшегося р10 (его структура очень близка к хемосенсорным белкам), увеличивается во много раз, а по ее завершении снова падает до нормальных показателей.

Помимо вышеописанных важных для выживания задач, ХСБ и ОСБ иногда используются и в более скромных целях. В хоботке совки хлопковой и родственных ей видов ХСБ содержится в больших количествах. Есть доказательства, что этот белок работает лубрикантом, обеспечивающим прохождение жидкостей через хоботок и облегчающим сосание. Все белки являются своего рода детергентами, снижающими поверхностное натяжение воды и увлажняющими поверхности, находящиеся в контакте с растворами. Ныряльщики частенько смачивают слюной стекло подводных масок, чтобы на внутренней поверхности не образовывались капельки воды.

Количество ОСБ и ХСБ, выполняющих и другие задачи помимо химической коммуникации, постоянно растет, потому что ученые постоянно расширяют поле исследований и одну за другой опровергают гипотезы, раньше стоявшие на пути прогресса. Сама идея, что некий инструмент (например, белок) используется только для одной какой-то цели в одном органе и обладает одной специфической функцией, в биологии не работает и в качестве обоснованной гипотезы выступать не должна. Напротив, как только эволюция вырабатывает особенно эффективный прием или механизм, система начинает защищать его от дальнейших изменений.

Очень наглядный пример – родопсин, белок, лежащий в основе функции зрения и регистрирующий свет. Он есть у всех живых существ, от примитивных водорослей до людей, и от вида к виду практически не меняется. Столь полезные инструменты организм адаптирует и под другие задачи, тоже практически не меняя их сути. Так образуется суперсемейство белков. Сам факт, что многие белки организуются в суперсемейства, лучше всего свидетельствует, что природа сумела создать очень успешное соединение, пригодное для выполнения множества не связанных друг с другом задач. Суперсемейство липокалинов, наверное, лучший пример такого явления.

Суперсемейство, к которому принадлежат ОСБ позвоночных, включает также и другие липидо-связывающие белки с иными функциями – в частности, связывающие ретинол и жирные кислоты. К нему относятся даже некоторые ферменты и мембранные белки, а еще – β-лактоглобулин, в изобилии содержащийся в молоке. Его функция нам до сих пор непонятна. Всех их объединяют некоторые общие моменты в последовательности, но прежде всего – очень похожая компактная структура, даже у тех членов семейства, которые лишь очень отдаленно родственны друг другу.

Подобный сценарий (как у липокалинов и ОСБ позвоночных), оказывается, есть и в мире насекомых. ОСБ и ХСБ, судя по всему, лишь самая верхушка айсберга, намекающая, что в области химической коммуникации и за ее пределами существуют и более крупные семейства белков с разными функциями [7].