Ученые обнаружили, что пигмент рыжих волос обладает защитными свойствами и помогает клеткам противостоять воздействию химических веществ

Новости МирТесен

Изучая птиц, биологи выявили защитную роль рыжего пигмента феомеланина. Ранее его считали неэффективным и даже вредным, поскольку существовали данные о связи с развитием меланомы. Оказалось, что организм использует его для нейтрализации избытка ядовитого цистеина, а также для выведения токсичных запасов серы через перья.

Феомеланин – пигмент, обуславливающий рыжий или красноватый цвет волос у людей и оперения у птиц. В отличие от темного эумеланина, он не обладает защитными свойствами от ультрафиолетового излучения и вызывает окислительный стресс повышаетповышает вероятность развития меланомы – злокачественной опухоли кожи. Учитывая такую токсичность, сохранение генетических факторов, определяющих рыжую окраску, долгое время оставалось нерешенной загадкой для ученых. Обычно естественный отбор устраняет признаки, негативно влияющие на жизнеспособность организма.

Ученые высказали мнение, что феомеланин обладает неявной защитной функцией, обусловленной его химическим строением. Для формирования рыжего пигмента требуется цистеин – аминокислота, содержащая серу. В обычных количествах эта аминокислота безопасна и необходима для организма, однако ее избыток оказывает токсическое воздействие на клетки. Накопление цистеина провоцирует деструктивные процессы и приводит к гибели тканей. В таком случае, производство феомеланина можно рассматривать как механизм очищения организма: он использует избыток цистеина для создания неактивного пигмента и откладывает его в ороговевших структурах.

Испанские биологи провели экспериментальную проверку данной гипотезы. Представленные результаты касаются опубликовали в журнале PNAS Nexus. В ходе исследований было задействовано 65 взрослых зебровых амадин. Этот вид птиц был выбран для сравнения, поскольку у самцов имеются оранжевые пятна на боках, окрашенные феомеланином, и черные – на груди, содержащие эумеланин, в то время как самки не имеют рыжего пигмента.

Искусственное увеличение количества аминокислоты стало основой эксперимента. В течение месяца птицы получали воду, обогащенную значительными порциями цистеина. Отдельным самцам вводили соединение ML349, которое подавляло активность рецептора MC1R и препятствовало образованию феомеланина. Таким образом, исследователи воспроизвели состояние, при котором в организм поступает избыток исходных веществ, но нарушена способность преобразовывать их в пигмент. Контрольная группа не получала препарат, чтобы обеспечить естественный процесс синтеза рыжего пигмента.

Для оценки состояния здоровья птиц исследователи определили уровень малонового диальдегида в плазме крови до начала эксперимента и через месяц после него. Это соединение выступает индикатором окислительного стресса: оно образуется при разрушении жиров свободными радикалами. У самцов, у которых был заблокирован синтез феомеланина, концентрация этого токсичного маркера увеличилась на 0,55 пикомолей на микролитр. Их организм не смог справиться с избытком цистеина, что спровоцировало повреждение клеток.

Самцы, демонстрирующие способность к свободному синтезу пигмента, успешно выдержали предъявляемые условия. Они применяли повышенное количество серы для окрашивания оперения, что привело к снижению клеточного стресса на величину 0,53 пикомоля на микролитр. В результате спектрального анализа было зафиксировано усиление насыщенности оранжевых отметин на боках птиц, в то время как цвет черных перьев остался неизменным. Самки, не обладающие естественным механизмом производства феомеланина, также испытали увеличение окислительного повреждения при цистеиновой диете.

Исследования показали, что синтез феомеланина выполняет функцию физиологического буфера. Этот процесс помогает поддерживать безопасную концентрацию цистеина, трансформируя активную химически аминокислоту в безвредный кератин. Эволюция сохранила данный механизм как способ защиты от токсического воздействия, несмотря на потенциальный риск развития меланомы.