Российские ученые описали неизвестное ранее семейство белков, распространенных среди беспозвоночных животных. Вероятно, эти белки участвуют в процессе энергетического обмена, который важен для превращения личинки во взрослую форму. Открытие поможет восстановить ход эволюции многоклеточных организмов. Статья опубликована в журнале Open Biology.
Губки — одна из древнейших ветвей в эволюции многоклеточных животных. Жизненные циклы этих беспозвоночных очень разнообразны, а способности к восстановлению почти безграничны. По мере созревания подвижная личинка выходит в окружающую среду, оседает на субстрат, прикрепляется и начинает свое превращение в зрелую губку. Стадии развития хорошо известны, однако до сих пор непонятна биохимия этого процесса, особенно нюансы энергообмена.
Теперь коллектив российских и французских ученых определил последовательность неизвестного ранее белка личинок губок, получившего название ильборин. Аналоги этого белка также обнаружены у стрекающих, плоских червей и иглокожих — однако до сих пор не было известно, какую роль он играет в организме и зачем связывается с ионами кальция. Группа исследователей из СПбГУ уже много лет разрабатывает модель морфогенезов на морской губке Halisarca dujardini. Ученые исследуют эмбриональное развитие, процессы метаморфоза и регенерации. В метаморфозе принимают участие жгутиковые клетки, покрывающие личинку губки, — ранее авторы выяснили, что в них содержится ильборин.
В новом исследовании ученые наблюдали за губками H. Dujardini, собранными в Белом море, которых содержали в аквариумах. Личинки переносили в искусственную морскую воду без кальция и при помощи центрифуги разделяли их на клетки. Из жгутиковых клеток извлекали белки, строение которых выявляли с помощью масс-спектрометрии, а геномную последовательность — посредством секвенирования. Среди них оказался и ильборин. Также ученые провели компьютерный анализ белков-гомологов, произошедших от общего с ильборином предка, у различных животных.
Оказалось, что ильборин состоит из двух доменов. Один из них отвечает за связывание ионов кальция и встречается во многих белках, реагирующих на уровень этого металла в клетке. Второй часто находится в ферментах, которые способны ускорять химические реакции и участвуют в обмене веществ. Ильборин может взаимодействовать с аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ), служащей универсальным источником энергии. Сопоставив данные о том, в каких клетках личинки находится белок и какие функции может выполнять, ученые предположили, что он, вероятно, участвует в энергетическом обмене и вовлечен в метаморфоз у личинок губок.
«Пока неясно, какую конкретно роль играет новый белок в энергетическом обмене и как именно регулирует связывание ионов кальция. Широкое распространение гомологов ильборина среди беспозвоночных и его большое количество в жгутиковых личиночных клетках губок позволяет предположить, что он имеет важное значение в этом процессе. В будущем мы надеемся прояснить его функции», — комментирует соавтор исследования Илья Борисенко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
