Биология нашего древнего предка обретает форму
Открытие новой линии микробов, архей Asgard, перевернуло представления биологов об эволюции сложной жизни на Земле. Геномные исследования показали, что у них есть многие гены, ранее считавшиеся уникальными для эукариот (организмов с клеточным ядром), что указывает на их близкое родство с более сложными формами жизни, включая человека.
Ученые из A*STAR укрепили эту эволюционную гипотезу, обнаружив, что у этих существ есть динамическая сеть белков цитоскелета, которая придает клетке форму. Ранее эта черта считалась специфичной только для эукариот.
Ключевое открытие: один из этих белков архей, профилин, который связывается и регулирует динамику цитоскелетного белка актина, выполняет ту же функцию, что и его аналог у эукариот. Более того, древний профилин Asgard мог связываться даже с актином, полученным из млекопитающего (кролика).
"После примерно двух миллиардов лет расходящейся эволюции поразительно, что эти белки совместимы", — говорит Роберт Робинсон, руководитель исследования, опубликованного в Nature.
Археи Asgard были впервые идентифицированы в Швеции в 2015 году из образцов донных отложений у гидротермальных источников «Замок Локи» в Северном Ледовитом океане. Ни один представитель Asgard еще не был выращен в лаборатории.
Поэтому Робинсон и его аспирант Канер Акыл поступили так:
- Взяли гены профилинов из нескольких линий Asgard.
- Вставили их ДНК в легко культивируемую бактерию для производства белков.
- Очистили полученные профилины и определили их структуру с помощью рентгеновской кристаллографии.
Оказалось, что, несмотря на слабое сходство аминокислотных последовательностей, общая форма профилинов Asgard и человека была топологически похожа — признак эволюционной связи.
Эти результаты указывают, что археи Asgard, в отличие от других безъядерных организмов, обладают примитивным, но динамичным цитоскелетом и, вероятно, имели общего предка с эукариотами около двух миллиардов лет назад.
"Сейчас мы сравниваем другие похожие на эукариотические белки Asgard с их человеческими аналогами, — говорит Робинсон. — Мы надеемся понять, как белковые механизмы эукариот со временем становились более сложными".