Исследование раскрывает белок, помогающий зеленым кузнечикам мимикрировать под листву
Зеленый кузнечик (Tettigonia cantans) может быть легко принят за часть растения. Его зеленый окрас позволяет ему сливаться с окружающей средой в лугах, болотах и полях. Вопрос о природе этой окраски обсуждался научным сообществом более ста лет.
Новое исследование показало, что секрет этой маскировки — водорастворимый белок дибилиноксантинин (DBXN), который связывает два различных пигмента: синий билин и желтый лютеин, чтобы точно имитировать цвет зеленой листвы.
С помощью генетического секвенирования и клонирования ученые выяснили, что этот белок является высокофрагментированной формой вителлогенина — семейства белков, важных для эмбрионального развития.
Результаты исследования опубликованы в журнале PNAS.
В животном мире зеленый окрас — популярная стратегия маскировки. Однако молекулярные и эволюционные механизмы, лежащие в его основе, уникальны для разных видов.
У некоторых лягушек зеленый цвет и флуоресценция в дальнем красном диапазоне возникают из-за связывания желчного пигмента биливердина с белками семейства сериновых протеазных ингибиторов (серипинов). Для большинства видов молекулярные основы окраски остаются плохо изученными.
Еще в 1930-х годах было установлено, что зеленый пигмент насекомых состоит из желтого и синего компонентов. Широко обсуждалась гипотеза, что зеленый цвет возникает из-за наложения синих хромопротеинов на желтый фон.
Чтобы проверить эту теорию, исследователи собрали более 100 экземпляров зеленых кузничиков, после чего выделили и очистили зеленый пигментный белок из их покровов.
Очищенный белок подвергли гель-хроматографии (SEC), которая разделяет молекулы по размеру. Анализ показал три основные полосы поглощения (~280 нм, ~470 нм и ~660 нм) в пределах одного белкового пика, что указывало на одновременное связывание двух разных хромофоров.
С помощью хроматографического разделения зеленого пигмента ученые идентифицировали желтый пигмент как лютеин, а синий хромофор — как билин. Эти результаты подтвердил анализ спектров поглощения.
Анализ высокого разрешения кристаллической структуры выявил ~80 kDa дихромофорный белок, который назвали дибилиноксантинином (DBXN). Его структура включает большую гидрофобную полость, которая связывает два билина, два лютеина и четыре молекулы фосфатидилхолина (липидов), стабилизированные водородными связями.
Ученые отмечают, что DBXN-подобные белки были обнаружены у других зеленых насекомых и даже у зеленого паука, что указывает на конвергентную эволюцию этого механизма маскировки.
Они также полагают, что лучшее понимание взаимодействий пигментов и белков, связанных с камуфляжем, может послужить вдохновением для создания новых материалов для технологий малозаметности или адаптивной окраски.