«Основываясь на наших наблюдениях, ясно, что позвоночные животные, вероятно, используют хитин совсем по-другому, чем беспозвоночные или грибы», – отметил д-р. Амемия. «Мы надеемся, что, изучая биологическую роль хитина у позвоночных, мы откроем общие универсальные принципы, что позволит нам расширить его использование в биомедицинских и практических приложениях."
Хитин в первую очередь известен как молекула, которая образует твердые структуры, такие как стенки клеток грибов и экзоскелеты беспозвоночных, таких как насекомые и ракообразные. Это полимер, состоящий из множества повторяющихся звеньев сахара, называемого N-ацетилглюкозамином, который естественным образом вырабатывается во многих организмах и образует прочный и гибкий материал, который становится еще более прочным в комплексе с другими материалами (такими как белки и минералы). образуют защитные внешние панцири насекомых и ракообразных.
Общее мнение о том, что у позвоночных отсутствует хитин, было в значительной степени основано на предполагаемом отсутствии в геномах позвоночных гена, называемого хитинсинтазой, активность которого необходима для производства хитина. Однако при более близком изучении геномов многих позвоночных лаборатория Амемии определила гены рыб и земноводных, которые сильно напоминают гены хитинсинтазы, обнаруженные у насекомых. Используя несколько экспериментальных подходов, включая геномику, биологию развития, химическую очистку и анализ, авторы продемонстрировали, что гены хитинсинтазы активны у рыб и амфибий и что они эндогенно генерируют хитин.
«Эти данные, по-видимому, опровергают ранее существовавшие предположения о позвоночных и хитине», – отметил Стивен Зиглер, доктор философии, директор программы исследований иммунологии в BRI. Предыдущее исследование доктора. Зиглер и Ричард Локсли, доктор медицины (UCSF), продемонстрировали, что хитин вызывает аллергическую реакцию у мышей.
Снято вместе с доктором. Открытия Амемии, идентифицирующие хитин у рыб и земноводных, обнажают парадокс в отношении роли хитина у позвоночных и эволюции генов хитинсинтазы. Хитин экспрессируется у рыб и амфибий, однако гены хитинсинтазы больше не поддерживаются в геномах млекопитающих, и воздействие хитина вызывает иммунный ответ.
Текущее и потенциальное использование хитина в сельском хозяйстве, промышленности и медицине весьма обширно.
Хитин, который естественным образом вызывает у растений противогрибковые защитные реакции, используется в сельском хозяйстве для защиты от грибковых инфекций и в качестве удобрения. Кроме того, из-за податливой природы хитинового полимера он также находит применение в биомедицинских приложениях, включая хирургические швы, подходы к заживлению ран, сосуды для доставки лекарств и биолокации для тканевой инженерии.
Недавно было показано, что хитин является отличным материалом для биоразлагаемых пластиков.