Эволюция белка NRK: как плацентарные млекопитающие обрели контроль над ростом плаценты

Исследователи из Токийского технологического института выяснили молекулярные механизмы эволюции и функции плацентарного белка NRK. Они показали, что у плацентарных млекопитающих (эутерий) NRK регулирует развитие плаценты через новый механизм, модулируя путь CK2-PTEN-AKT. Эта функция была приобретена благодаря чрезвычайно быстрой молекулярной эволюции гена Nrk у предков эутерий.

Роль NRK и загадка его функции

NRK (NIK-related kinase) — ключевой белок, играющий важную роль в развитии плаценты. Ранее было показано, что у мышей NRK специфически экспрессируется в плаценте, а его «нокаут» приводит к гиперплазии плаценты и трудным родам. Однако конкретный молекулярный механизм оставался неясным.

Скорость эволюции и уникальность эутерий

Синтения и филогенетический анализ гена Nrk у разных видов позвоночных показали, что последовательность гена у эутерий значительно отличается от других групп. NRK претерпел быструю молекулярную эволюцию с вставками и заменами аминокислот в процессе эволюции в эутерий с беспрецедентной скоростью.

Механизм действия: подавление пролиферации клеток

Способность подавлять пролиферацию клеток есть только у NRK эутерий. Исследователи определили ключевые функциональные области белка:

  1. Средний регион (аминокислоты 565–868): связывается с киназой CK2, которая инактивирует PTEN — регулятор AKT-сигнального пути.
  2. Citron homology domain (на С-конце): отвечает за локализацию NRK на плазматической мембране.

Молекулярный путь

  1. NRK локализуется на мембране через citron homology domain.
  2. Его средний регион связывает CK2, предотвращая фосфорилирование и инактивацию PTEN.
  3. Активный PTEN снижает уровень фосфатидилинозитол (3,4,5)-трифосфата, что ослабляет AKT-сигналинг.
  4. Снижение AKT-сигналинга приводит к ослаблению пролиферации клеток.

Таким образом, плацента-специфичный белок NRK действует как верхний регулятор пути CK2-PTEN-AKT, который, как известно, контролирует рост плаценты.

Эволюционное значение

Функциональные области NRK были приобретены в процессе эволюции в эутерий. Это первое исследование, показывающее, как плацентарный белок обрёл контроль над сигнализацией пролиферации клеток. Эволюция NRK обеспечила правильный контроль развития плаценты у плацентарных млекопитающих.

Это открытие не только проливает свет на механизмы эволюции плаценты, но и создаёт основу для разработки методов диагностики и терапии осложнений беременности, таких как задержка роста плода.

2022-03-02