Транспортный белок, регулирующий холестерин в мембране, вероятно, сыграл важную роль в эволюции позвоночных

Исследования, продолжавшиеся почти четыре десятилетия, позволили ученым из Института наук об интегрированных клетках и материалах (iCeMS) в Японии предположить, что семейство транспортных белков сыграло важную роль в эволюции видов. В частности, один белок, называемый ABCA1, вероятно, был решающим для эволюции позвоночных, помогая регулировать поступление в клетку сигналов, участвующих в пролиферации, дифференцировке и миграции клеток. Этот процесс был необходим, чтобы позвоночные развились в более сложные организмы с совершенными структурами тела.

Белки, связывающие АТФ (ABC), очень сходны у разных видов, включая бактерии, растения и животных. Существуют разные типы ABC-белков с разными транспортными функциями: импорт питательных веществ в клетки, экспорт токсичных соединений наружу и регуляция концентрации липидов внутри клеточных мембран.

Клеточный биохимик iCeMS Кадзумицу Уэда изучает человеческие ABC-белки уже 35 лет, с тех пор как он и его коллеги идентифицировали первый ген ABC-белка эукариот.

«Мы считаем, что ABC-белки должны были играть важную роль в эволюции, — говорит Уэда. — Транспортируя липиды, они позволили растениям и животным процветать на суше, защищая их от потери воды и инфекций патогенов. Также предполагается, что они ускорили эволюцию позвоночных, позволив холестерину функционировать как внутримембранная сигнальная молекула».

Организмы, существовавшие в ранней истории Земли, вероятно, состояли из ДНК и белков, окруженных протекающей липидной мембраной. По мере эволюции их мембраны укреплялись для защиты от внешней среды. Но это означало, что выжили только те организмы, которые развили специальные ABC-транспортеры, способные переносить питательные вещества через мембрану. ABC-белки также сыграли важную роль в создании внешней мембраны, защищающей клетки от внешних стрессов, и в удалении вредных веществ изнутри.

Недавно Уэда и его команда изучили роль ABCA1, получив более глубокое понимание того, как он регулирует холестерин. В частности, они обнаружили, что ABCA1 экспортирует клеточные фосфолипиды и холестерин за пределы клетки для образования липопротеинов высокой плотности, широко известных как «хороший холестерин».

Они также обнаружили, что ABCA1 постоянно «перебрасывает» холестерин с внутреннего листка клеточной мембраны на внешний, поддерживая более низкую концентрацию на внутренней стороне. Этот процесс временно подавляется, когда клетка подвергается внешнему стимулу, например, гормону роста. Результирующее накопление холестерина во внутреннем листке запускает рекрутирование белков к мембране и модулирует передачу сигнала. Уэда и его команда предполагают, что ABCA1 позволил позвоночным развить сложные биологические процессы и совершенные тела.

«ABCA1 очень уникален, и его функции удивили нас, — говорит Уэда. — Считалось, что роль холестерина в основном сосредоточена на физическом укреплении клеточной мембраны и снижении ее проницаемости для ионов. Наше исследование предполагает, что он сыграл более важную роль у позвоночных, ускорив их эволюцию».