Российский биолог из Лаборатории биохимии Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН к.б.н. Татьяна Сикорская представила обзорную статью, в которой на основании литературных и собственных данных обобщена информация о профилях молекулярных видов липидов кораллов. Обзор опубликован в журнале Marine Drugs.

Коралловые рифы — это уникальная морская экосистема, и основой её являются кораллы, организмы типа Cnidaria. Коралловые рифы занимают небольшую часть (около 0,2%) площади мирового океана и при этом являются одними из самых биологически разнообразных и ценных экосистем на Земле. Кораллы вступают в сложные взаимодействия с широким кругом микроорганизмов, наиболее известными из которых являются внутриклеточные микроводоросли: динофлагелляты семейства Symbiodiniaceae.

Существование симбиотических видов коралловых полипов полностью зависит от наличия динофлагеллят, которые в процессе фотосинтеза вырабатывают питательные вещества, обеспечивая до 90% энергии,  необходимой организму-хозяину. В настоящее время чрезвычайно остро стоит угроза гибели экосистемы коралловых рифов. Глобальное потепление приводит к повышению температуры морской воды, — главного стрессового фактора, вызывающего разрушение симбиоза между кораллом организмом-хозяином и динофлагеллятами (так называемый процесс обесцвечивания кораллов). Прогнозируют, что к 2050 году коралловые рифы могут полностью исчезнуть с лица Земли в результате процесса обесцвечивания.

«Настоящее исследование направлено на обобщение имеющейся информации о профилях структурных липидов коралла организма-хозяина и основных членов его микробиального сообщества. Современные физико-химические методы анализа, включающие высокоэфективную жидкостную хроматографию и масс-спектрометрию, позволяют дать более подробную информацию о липидном составе и проводить более  точный анализ, открывая новые возможности в изучении биохимии и экологии кораллов на молекулярном уровне», — рассказала автор исследования, научный сотрудник Лаборатории сравнительной биохимии ННЦМБ ДВО РАН Татьяна Сикорская.

Ткани коралловых полипов богаты липидами, которые включают сотни индивидуальных молекул липидов или молекулярных видов. Наряду с геномом, протеомом и метаболомом, общий спектр липидных молекул определяется как липидом, а картирование спектра липидов и определение их биологической роли называется липидомикой. Липидомика является относительно молодой отраслью науки и стала развиваться с 2001 года, чему поспособствовало развитие современных инструментальных методов анализа, таких как высокоэффективная жидкостная хроматография и масс-спектрометрия.

В организме кораллов липиды вовлечены в ряд важных физиологических процессов, поэтому анализ  липидов находит применение в работах по определению репродуктивной стратегии, симбиотических и трофических связей, спектра питания, восстановления индивидуальных колоний кораллов, общих  энергетических затрат организма коралла и влияния условий окружающей среды. Липиды, которые являются структурной основой клеточных мембран и энергетическим резервом у всех кишечнополостных, принимают участие в ответной реакции симбионтов и организма-хозяина на термический стресс. Эксперименты учёных показали, что не только общие липиды и отдельные их классы чувствительны к тепловому стрессу, но и профиль молекулярных видов липидов симбиотического коралла претерпевает существенные изменения, поэтому анализ липидома позволяет более углубленно изучить липидные изменения, в отличие от классического анализа состава общих жирных кислот (ЖК) и уровня общих липидов.

Липиды голобионта коралла представляют собой смесь липидов Symbiodiniaceae, коралла организма-хозяина и других членов его микробиома. Основными липидами плазматической мембраны коралла организма-хозяина являются алкилацильные фосфатидилхолины и фосфатидилэтаноламины, часть которых содержит нечётные алкильные цепи. Липиды плазматической мембраны симбионтов коралла, кроме своих маркерных жирных кислот 16:4n-1, 18:3n-6 и 18:4n-3, содержат также 20:5n-3 и 22:6n-3.

Профили молекулярных видов липидов тилакоидной мембраны, глицерогликолипидов и фосфатидилглицеролов связаны с термочувствительностью Symbiodiniaceae, а также могут регулироваться кораллом организмом-хозяином. Все кораллы характеризуются своими специфическими особенностями липидома: холодноводные кораллы содержат фосфолипиды (ФЛ) с 20:1, 20:2, 20:3 и 22:1 жирными  кислотами; зоантария Palithoa tuberculosa, молекулярные виды фосфолипидов с 20:3, 22:2, 24:2, 24:3 и 24:4 ЖК; октокоралл Sinularia siaesensis гидроксилированные ФЛ с нечетными ЖК. В целом, липидомный подход дает более подробную информацию о липидном составе организма и позволяет провести точный  количественный анализ.

В работе обобщена вся накопленная к настоящему времени информация о молекулярных видах мембранных липидов кораллов из различных таксономических групп. Для всех кораллов характерны свои  специфические профили молекулярных видов липидов, которые зависят от различных факторов:  таксономического положения кораллов, экологических условий их обитания, вида симбиотических  динофлагеллят. У изученных кораллов основными липидами плазматической мембраны коралла-хозяина  являются алкилацильные формы ФЛ. Они содержат молекулы с нечётным числом алкильных цепей и жирные кислоты. Могут ли бактерии быть источником этих весьма многочисленных молекулярных видов липидов в кораллах?

Симбиотические динофлагелляты вносят свой вклад в общее число молекулярных липидов кораллов. Структурные липиды фотосинтетического аппарата кораллово-симбиотических динофлагеллят содержат гликолипиды и фосфатидилглицерол. Показано, что соотношение и молекулярный профиль этих липидов связаны с термочувствительностью симбиотических динофлагеллят. Тем не менее, влияние хозяина коралла может быть значительным, о чём свидетельствует кластерный анализ, проведенный в настоящей работе.

Кроме того, эти липиды изученных кораллов содержат ЖК с нечётным числом атомов углерода, которые  ранее были обнаружены в бактериях. В тоже время, липид фосфатидилглицерол 16:1/19:2 является одним из основных молекулярных видов, обнаруженных в липидных экстрактах кораллов Acropora sp. и Millipora platyphylla. Кроме того, этот липид обнаружен в культивируемых симбиотических динофлагеллятах. Это подтверждает, что источником молекулярного вида в коралле, безусловно, являются симбиотические динофлагелляты.

Источник: «Поиск».