Теріс температурада тіршілік етіп, аң аулау үшін Clubiona тұқымдасына жататын өрмекшілер ерекше антифриз ақуыздарын дамытқан. Арнайы зерттеу барысында Брно (Чехия) қаласы маңындағы алмұрт бақтарынан жиналған бунақденелілердің молекулалық механизмі анықталды. Бұл механизм осы өрмекшілерге қыста ұйқыға кетпей, белсенді болуға мүмкіндік береді.

Өрмекшілердің суыққа бейімделуі

Көптеген өрмекшілер суық климатта өмір сүре алмайды. Дегенмен, кейбір түрлер, мысалы, Норвегиядағы Bolyphantes index, сондай-ақ Philodromus spp. секіргіш өрмекшілері мен Аляска мен Чили Андтарының өкілдері қыста да аң аулай алады. Олардың төмен температураға төзімділігі антифриз ақуыздарының болуымен түсіндіріледі. Бұл ақуыздар ағзаны толық немесе ішінара мұздап қалудан қорғайды.

Clubiona тұқымдасының ерекше ақуыздары

Жақында ғалымдардың назарын кең таралған Clubiona қапшық өрмекшілері аударды. Бұл өрмекшілер бұрын тек поляр балықтарында кездесетін ерекше β-соленоидты құрылымы бар антифриз ақуызын (AFP) синтездейді. Ақуыз мұз кристалдарымен байланысып, олардың өсуіне кедергі келтіреді және ағзадағы сұйықтықтардың қатуына жол бермейді. Көбелек пен қоңыздар синтездейтін ақуыздарға ұқсас болғанымен, Clubiona антифриздері конвергентті эволюция нәтижесінде, яғни әртүрлі ағзалар бір мәселені шешу үшін ұқсас жол тапқанда, тәуелсіз пайда болған.

Эксперименттік деректер

2022 жылдың желтоқсанынан 2023 жылдың ақпанына дейін халықаралық зерттеушілер тобы 43 өрмекші жинады. Бір өрмекшінің денесінен алынған экстракт судың қату температурасын төрт градустан астам төмендетті. Бұл әсер жиырма есе сұйылтқанда да сақталды, ал мұз кристалдарының өсуі тоқтады. Зерттеу нәтижелері FEBS Journal журналында жарияланды.

Ақуыздың химиялық талдауы мен құрылымы

Ақуыздар бес циклды мұздық аффинді тазарту әдісімен бөлінді — бұл әдісте ақуыздар ерітіндімен бірге мұздатылады. Масс-спектрометрия AFP-нің бірнеше изоформасы бар екенін көрсетті (GenBank-та тіркелген: Isoform 1 — PQ846958, Isoform 2 — PQ846959) және құрамында гликозилденген аймақтар бар, олар ақуыздың төмен температурада тұрақтылығын арттыруы мүмкін.

Генетикалық ерекшеліктері

Транскриптомика әдісімен белсенді гендерді талдау нәтижесінде Clubiona тұқымдасының кемінде үш түрі анықталды: C. pallidula, C. lutescens және C. brevipes. Антифриз ақуыздарының тізбектері осы тұқымдасқа ғана тән болып шықты және басқа бунақденелілер мен жәндіктерде кездеспейді.

Молекулалық модель және тиімділігі

AFP-нің үшөлшемді құрылымы AlphaFold2 жүйесі арқылы модельденді. Треонин қалдықтарымен қапталған жазық беті бар β-соленоидты қатпар ақуызға мұз кристалдарымен тиімді байланысуға мүмкіндік береді. Clubiona ақуыздары өте тиімді болып шықты: бірнеше тазарту циклынан кейін олар мұздаған фракциямен толықтай байланысып, бұл қасиет поляр балықтарының, мысалы, атлантикалық тресканың ақуыздарында байқалмады.

Қолдану перспективалары

Clubiona антифриз ақуыздарының табиғатын түсіну бұл өрмекшілердің қыста белсенді болуын түсіндіреді және жаңа биотехнологияларды жасауға жол ашады. Мұндай ақуыздардың аналогтары ауыл шаруашылығы дақылдарын үсікке қарсы қорғауда, азық-түлік сақтау мерзімін ұзартуда, сондай-ақ медицинада — мысалы, жасушалар мен тіндерді криоконсервациялауда қолданылуы мүмкін.