11.04.2012

Биоинформатики обнаружили архейное происхождение цитоскелета

Ученые, работающие в Национальном Центре Биотехнологической Информации США под руководством биоинформатика российского происхождения Евгения Кунина установили, что тубулин, составляющий основу цитоскелета эукариот, достался им от предковых архей. Работа опубликована в журнале Biology Direct.

Кунин и Ютин проанализировали недавно прочтенный геном архей Thaumarchaeota, и нашли гены белков, которые являются, по их мнению, действительными предками белков микротрубочек (тубулинов) эукариот. Авторы назвали их артубулины, они имеют лучшее на данный момент сходство с эукариотическими тубулинами.

До сих пор считалось, что тубулин произошел от белка FtsZ, выполняющего структурные функции у большинства бактерий и многих архей. Однако FtsZ и тубулин очень отдаленно похожи друг на друга, причем это сходство было обнаружено только после определения полной кристаллической структуры белков, и совсем не очевидно при сравнении последовательностей.

Цитоскелет эукариот состоит из трех компонентов - актиновых и промежуточных филаментов, а также микротрубочек. Существование и стабильное наследование хромосом, характерное для всех эукариот, невозможно без микротрубочек, потому что именно они растаскивают хромосомы во время деления. Поэтому вопрос происхождения тубулина непосредственно связан с вопросом происхождения эукариот, а он, в свою очередь, является одним из основных в эволюционной биологии.

Эукариотами называют организмы, клетки которых содержат ядро - растения, животные, грибы и протисты - ядерные одноклеточные (инфузории, амебы и так далее). Помимо наличия клеточного ядра, митохондрий (также хлоропластов у растений), эукариоты имеют еще очень много отличий как от бактерий, так и от архей. Например, они обладают хромосомами и развитым цитоскелетом.

Чтобы понять устройство предка всех эукариот, биоинформатики изучают строение их генома и пытаются проследить происхождение отдельных белковых семейств. Известно, что большинство белковых семейств, члены которых участвуют в хранении и поддержании наследственной информации, у эукариот имеют архейное происхождение. Архейное происхождение имеют также белки кренактины - предшественники другого важнейшего белка цитоскелета - актина. В то же время большинство ферментов, вырабатывающих метаболиты, достались предкам эукариот от бактерий.

Большая часть ученых склоняется к тому, что предком эукариот была архея, проглотившая бактерию, потомки которой стали митохондриями. Однако многие ученые склоняются к тому, что общий предок эукариот имел "химерное" происхождение и был продуктом слияния бактерий и архей.

Источники:

1. Lenta.Ru