Команда под руководством Хосе Фейо, бывшего руководителя группы в IGC, а в настоящее время в UMD, изучает роль, которую играют рецепторы глутамата в растениях. Эти белки являются ключевыми молекулярными игроками в том, как нейроны разговаривают внутри нашего мозга, играя центральную роль в памяти и обучении. Однако у растений нет нейронов. Поэтому почему у некоторых растений генов для этого вида белков даже больше, чем в нашем собственном мозгу??
Чтобы понять, как функции рецепторов глутамата (GLR) были сохранены в процессе эволюции, группа Фейо сосредоточилась на одном из первых наземных растений, мохе Physcomitrella patens. В отличие от высших растений, этот организм имеет плавающую сперму и только две копии генов GLR, что сделало его идеальным с точки зрения генетики путем мутации этих двух генов и поиска дефектов.
Карлос Ортис-Рамирес, первый автор этого исследования и аспирант IGC, когда это исследование началось, заметил, что мох не имел потомства в отсутствие GLR. Затем исследовательская группа обнаружила, что сперматозоид мха был основан на этом бесплодии.
В то время как нормальные сперматозоиды извиваются, падают и делают резкие повороты, чтобы найти вход в женские органы, сперматозоиды с мутировавшей GLR могли нормально плавать, но не меняли направления.
Исследователи также заметили, что даже когда мутантная сперма достигла женских органов и оплодотворила яйцеклетки, полученные в результате споры («детеныши» мхов) не были хорошего качества и в основном умирали. В сотрудничестве с командой Йорга Беккера, лидером группы в IGC, команда дополнительно определила генетический механизм, участвующий в этом процессе. Они обнаружили, что отсутствие GLR влияет на экспрессию BELL1, гена, необходимого для нормального развития спор.
Исследовательская группа также обнаружила, что GLR во мхе механически работают так же, как нейроны, образуя ионные каналы, которые обеспечивают поток кальция.
Хосе Фейо говорит: «Несмотря на то, что они образуют ионные каналы как у млекопитающих, так и у мха, мы обнаружили, что рецепторы глутамата играют в мхе две совершенно новые и разные функции, как в навигации по сперматозоидам, так и в контроле экспрессии генов, что имеет решающее значение для спор. разработка.
Это было очень удивительно."
Фейджо также отметил, что, как и нейроны, человеческая сперма также имеет много экспрессированных рецепторов глутамата. «Возможно, это просто совпадение, — добавляет Фейо, — но если он представляет некоторую сохраненную функцию глутаматных рецепторов на плавающих сперматозоидах во время эволюции, было бы иронично, если бы мы достигли этого, изучая сперматозоиды мха."
Это исследование было проведено IGC и UMD при финансовой поддержке Fundacao para a Ciencia e Tecnologia (FCT; Португалия), Marie Curie ITN-PlantOrigins и NSF-US.