Люди и клещи: зачем генетики копаются в домашней пыли
"Пока работает центральное отопление, влажность в квартирах низкая. Клещи домашней пыли обычно погибают в таких условиях. Но весной и летом относительная влажность достигает 55 процентов и выше, и клещи способны сильно расплодиться. В прибрежных городах, особенно в тропиках, они размножаются круглый год. По разным оценкам, от 60 миллионов до миллиарда человек в мире страдают аллергией на этих клещей", — рассказывает акаролог Павел Климов, ведущий научный сотрудник Тюменского государственного университета и Университета Мичигана (США).
Клещи домашней пыли водятся в квартирах, на дачах, в театрах, детских садах, в креслах автомобилей — везде, где много людей, постельных принадлежностей, ковров, мягкой мебели и игрушек. Но разглядеть этих членистоногих можно только в микроскоп под большим увеличением. Питаются они отмершими чешуйками кожи людей и животных, перьями, шерстью. А воду извлекают из атмосферного воздуха. Для этого специальные железы вырабатывают гигроскопический раствор, который течет по полуоткрытому каналу на теле клеща и, впитав влагу из воздуха, поступает затем в ротовую полость.
"В желудке клеща проглоченная пища обволакивается перитрофической мембраной, куда впрыскиваются пищеварительные ферменты. Переваренная пища вместе с ферментами проходит по пищеварительному тракту и выводится наружу в виде микроскопических фекальных шариков, полных ферментами, — болюсов. Когда человек садится в мягкое кресло, касается рукой обивки дивана, болюсы поднимаются в воздух. Попадая на кожу или в легкие, они разрушают тонкие клеточные стенки. И возникают аллергия, различные респираторные заболевания, раздражение кожи", — поясняет ученый.
Белковый вредитель
Известно более трех десятков видов клещей домашней пыли, но только три доставляют неприятности человеку: Dermatophagoides pteronyssinus (его аллерген — Der p), Dermatophagoides farinae (аллерген — Der f) и Euroglyphus maynei (аллерген — Eur m). Европейские ученые, изучая домашнюю пыль в 2000-2002 годах, установили, что в ней преобладают первые два вида. Причем D. pteronyssinus предпочитает страны с более холодным климатом. Этот вид господствовал в московских квартирах в 1980-2000-е годы. За последнее десятилетие ситуация изменилась: теперь в домашней пыли преобладает D. farinae. Почему — ученые пока не знают.
Вызывающие аллергию ферменты — это гликопротеины, соединения белков и сахаров. Другой аллерген, белок Ниманна — Пика, содержится в секрете, выделяемом половыми органами клещей. Достаточно ста клещей на грамм пыли, чтобы вызвать болезненную реакцию у ребенка. Если клещей очень много, это способствует развитию заболеваний: аллергического ринита, бронхиальной астмы, атопического дерматита.
Аллергическая реакция на клещей возникает, как правило, вечером и ночью, когда человек в постели, при посещении театра и кинозала, в поезде. Во влажные сезоны аллергия обостряется. При первых же симптомах следует обратиться к врачу-иммунологу: он стандартными тестами установит молекулу вещества, вызывающего аллергию. Ее источником могут быть клещи, пыльца, некоторые пищевые продукты или домашние животные.
Геном расшифрован и опубликован
"Мы изучили эволюцию клещей домашней пыли и выяснили, что они отделились от паразитических предков примерно 120 миллионов лет назад, задолго до появления человека. Вероятно, клещи селились в гнездах птиц и местах отдыха млекопитающих. Человеческое жилье тоже им понравилось. Эти клещи не питаются кровью, они сапрофиты, то есть потребляют отмершие ткани: ороговевшие клетки кожи, грибки, частички пищи", — поясняет ученый.
Павел Климов с коллегами первым полностью расшифровал геном клещей домашней пыли и проанализировал его. Исследователей заинтересовал механизм защиты от паразитической ДНК. Эти особые участки последовательностей ДНК, именуемые транспозонами, есть у всех живых организмов на Земле. Биологических функций транспозоны не несут, это генетический балласт. Иногда они полезны, но чаще вредны.
"У человека транспозоны занимают до 80 процентов генома. Они могут перемещаться по ДНК и встраиваться случайным образом, создавая опасные, порой смертельные мутации. Механизмы, регулирующие перемещение транспозонов и защиту от них, очень важны", — рассказывает Климов.
У большинства организмов паразитическую ДНК выявляет особый тип молекул — пиРНК, кодирующая белок Piwi, убийцу транспозонов. У клещей домашней пыли, как выяснила группа Климова, действует другой механизм. У них в геноме есть что-то вроде "каталога" транспозонов. Когда фрагмент паразитической ДНК транскрибируется, то есть превращается в опасную активную форму РНК, вырабатываемые "каталогом" микроРНК клеща ее сканируют. Если совпадение найдено, запускается синтез многочисленных копий специфической микроРНК — сиРНК, которые разрезают опасного агента ферментами и таким образом блокируют его. Например, предотвращают "размножение" транспозона и вставку его копий в геном.
"Необходимо детально изучить различные механизмы защиты от транспозонов. Это может привести к развитию новых медицинских технологий и методов защиты геномов от генетических паразитов. МикроРНК, помимо защиты от транспозонов, участвуют в регуляции экспрессии генов. Это имеет огромное значение для молекулярной биологии и медицины. Например, гены патогенных организмов или гены с опасными мутациями могут быть "выключены" с помощью микроРНК без вреда для человека", — отмечает эксперт.
Расшифровка генома важна и для поиска пестицидов, снижающих численность этих клещей (то есть, по сути, генетического оружия против определенного вида), для открытия и изучения новых аллергенов, поскольку белки, вызывающие иммунные реакции у человека, закодированы в геноме. Информацию о геноме клещей домашней пыли Климов с коллегами разместили в открытом доступе, чтобы любой исследователь мог ею воспользоваться.