Белок древних архей может пролить свет на происхождение полового размножения

Исследование предполагает, что слияние яйцеклетки и сперматозоида — ключевой элемент полового размножения растений и животных — могло произойти от древней формы генетического обмена, включавшей слияние бактериеподобных микроорганизмов архей. Результаты, опубликованные в Nature Communications, открывают новый взгляд на эволюцию полового размножения.

Слияние специализированных клеток — гамет — контролируется особыми белками фусогенами. Новое исследование показывает, что археи, клетки, возникшие более 3 миллиардов лет назад, могут содержать белок Fusexin 1 (Fsx1), который структурно похож на ранее известный фусоген HAP2, обнаруженный у вирусов, растений и беспозвоночных животных.

Учёные использовали методы вычислительной эволюционной биологии, моделирование белков на основе AlphaFold, рентгеноструктурный анализ и функциональные исследования. Они доказали, что архейный белок Fsx1 является истинным фусогеном: он структурно схож с HAP2 и способен вызывать слияние клеток, если его экспрессировать в других клеточных типах.

Это открытие ставит под сомнение прежние гипотезы о происхождении ключевого для размножения белка. Ранее считалось, что HAP2 мог быть заимствован у вирусов (таких как вирусы Зика, денге и краснухи) или наоборот. Теперь появилась третья возможность: Fusexin1 может быть предковым молекулой, от которой произошли вирусные, растительные и животные фусогены.

Исследование — результат международной коллаборации с группами из Израиля, Аргентины, Уругвая, Швейцарии, Европейского центра синхротронного излучения (ESRF) и компании DeepMind.

Следующий шаг — выяснить, какую роль Fsx1 играет в природе: например, сливает ли он клетки архей для обмена ДНК, подобно тому как HAP2 сливает гаметы. Также необходимы дальнейшие исследования, чтобы точно установить эволюционную историю, связывающую Fsx1 и HAP2.