ИСТИНА

Любое стрессовое воздействие на организм растения или животного непременно сопровождается запуском сигнальных путей, отвечающих на это вмешательство. Авторы этого проекта впервые выявили у растений и животных эволюционно консервативную сигнальную систему, функционирующую на основе пектинметилэстеразы и метаболического метанола. В опубликованных за последние пять лет работах мы показали, что в листьях растений в ответ на повреждение индуцируется синтез пектинметилэстеразы (ПМЭ), который в клеточной стенке при взаимодействии с пектином образует метанол. Этот нетоксичный для растительной и животной клетки спирт, в свою очередь, активирует транскрипцию так называемых метанол-индуцируемых генов, большинство из которых связано с защитной функцией и межклеточным транспортом макромолекул. Кроме того, метанол может функционировать как сигнал коммуникации в системе «растение-животное». В организме животного и человека физиологический метанол, образующийся с помощью ПМЭ, которая содержится в потребляемой пище, и микробиома желудочно-кишечного тракта, индуцирует гены, вовлеченные в поддержании на низком уровне токсичного формальдегида (ФА), образующегося при участии алкогольдегидрогеназы. Нами показано, что эндогенный антиоксидант альфа-липоевая кислота (АЛК), воздействуя на экспрессию гена митохондриальной альдегиддегидрогеназы 2 (АЛДГ2) мозга, способна снижать содержание в организме животного уровня ФА. А известно, что концентрация ФА повышается с возрастом и при болезни Альцгеймера. Целью данного проекта является продолжение исследования молекулярно-биологических механизмов функционирования эволюционно консервативной сигнальной системы растений, животных и человека. Решение поставленных задач проекта позволит выяснить роль метаболического метанола в контроле межклеточного транспорта макромолекул у растений и приблизиться к пониманию механизмов поддержания низкого уровня метаболического формальдегида у животных и человека. Мы исследуем созданные нами аналоги АЛК и разработаем экспериментальную модель контроля ФА с участием АЛДГ2. В результате выполнения проекта мы расширим представления о функционировании эволюционно консервативной сигнальной системы растений, животных и человека на основе метаболического метанола, что даст возможность разработки инструментов для снижения риска возникновения нейродегенеративных заболеваний человека, позволит создавать новые терапевтические и профилактические методы и подходы, т.е. откроет перспективы повышения качества жизни человека.

Any stress impact on the plant or animal organism is necessarily accompanied by the launch of signaling pathways that respond to this interference. We revealed an evolutionarily conservative signaling system common for plants and animals and functioning on the basis of pectin methylesterase and metabolic methanol. We have shown that the synthesis of pectin methylesterase (PME) is induced in plant leaves in response to mechanical damage which leads to PME-mediated methanol production from the cell wall pectin. This alcohol, which is non-toxic to plant and animal cells, in turn, activates the transcription of so-called methanol-induced genes, most of which are associated with the defense reactions and intercellular transport of macromolecules. In addition, methanol can function as a communication signal in the plant-animal system. In the animal and human body, the physiological methanol produced by PME, which is contained in the consumed food, and the microbiota of the gastrointestinal tract, induces the genes involved in maintaining a low level of toxic formaldehyde (FA) formed with the participation of alcohol dehydrogenase. We have shown that the endogenous antioxidant alpha-lipoic acid (ALA), affecting on the expression of the mitochondrial aldehyde dehydrogenase 2 gene (ALDH2) of the brain, is able to reduce the level of FA in the organism. And it is known that the concentration of FA increases with age and during Alzheimer's disease. This project is aimed at the further investigation of the molecular-biological mechanisms of the plants, animals, and humans evolutionarily conserved signaling system functioning. The solution to the tasks set in the project will lead to the elucidation of the metabolic methanol role in the control of the macromolecules intercellular transport in plants and to understanding the mechanisms of maintaining a low level of metabolic formaldehyde in animals, and humans. In the course of the project, we will investigate the analogs of ALA that we have developed and create an experimental model of ALDH2-mediated FA control. As a result of the project, we will expand our understanding of the functioning of the evolutionarily conserved metabolic methanol-based plant, animal, and human signal system. This knowledge in the future will give an opportunity to develop tools to reduce the risk of neurodegenerative diseases and create new therapeutic and preventive methods and approaches, i.e. will open up prospects for improving the quality of human life.

Будут впервые определены механизмы и проявления эволюционно консервативной сигнальной системы растений, животных и человека, функционирующей на основе пектинметилэстеразы и метаболического метанола. Основные достижения проекта будут следующими: 1. При исследовании роли пектинметилэстеразы (ПМЭ) в реакции растения на стресс мы определим роль транскрипционного промотора гена ПМЭ в его реакции на стрессовое воздействие. 2. Определим роль метаболического метанола и метанол-индуцируемых генов в ядерно-цитоплазматическом транспорте макромолекул у растений в ответ на стресс. 3. На примере гена, кодирующего гамма тионин (дефензин), будет раскрыта роль метаболического метанола в антибактериальном иммунитете у растений. 4. Будет определена роль химических модификаций в проявлении функции АЛК по поддержанию ФА на низком уровне. 5. Будет продемонстрирован вклад АЛК в поддержание ФА на низком уровне у человека. 6. Будут определены механизмы регуляции экспрессии генов человека, кодирующих митохондриальную альдегиддегидрогеназу (ALDH2) и алкогольдегидрогеназу (ADH1B), в ответ на изменение уровня физиологического метанола и формальдегида. 7. Наконец, нами будет создана единая концепция эволюционно консервативной сигнальной системы растений, животных и человека, функционирующей на основе пектинметилэстеразы и метаболического метанола.