Белки с разной эволюционной историей теперь выполняют одну и ту же работу

Митохондрии — это важные органеллы клеток с ядром (эукариотических клеток), из которых состоят грибы, растения и животные, включая человека. Они работают как крошечные электростанции, преобразуя энергию от переваривания питательных веществ в форму, пригодную для использования клеткой.

Почти все митохондриальные белки кодируются в ядре и после синтеза в цитозоле должны быть импортированы в митохондрии. У пекарских дрожжей известен белковый комплекс во внешней мембране митохондрий, который опосредует интеграцию вновь синтезированных белков в эту мембрану. Однако до сих пор было неизвестно, какие белки выполняют эту работу в других эукариотических клетках.

В новом исследовании учёные из Тюбингенского университета обнаружили соответствующий белковый комплекс у одноклеточного паразита — трипаносомы (возбудителя сонной болезни у человека). Это выявило случай конвергентной эволюции, когда сходные признаки развиваются независимо у неродственных организмов.

Биохимики сравнили дрожжи с трипаносомами. Они заменили белковые комплексы Mim1/Mim2 из дрожжей на комплекс pATOM36 из трипаносом и показали, что их функции соответствуют друг другу. Эти комплексы не похожи ни по составу (состоят из разных аминокислот), ни по структурной организации, но pATOM36 может воспроизвести почти все функции, необходимые дрожжевым клеткам при отсутствии Mim1/2. Обратная замена также сработала: в трипаносомах без pATOM36 комплекс Mim1/Mim2 способен его заменить. Результаты также указывают, что в этом транспортном комплексе внешней мембраны митохондрий не задействованы другие белки.

Mim и pATOM36 — продукты конвергентной эволюции. Они возникли уже после того, как предки грибов и трипаносом разошлись по разным эволюционным линиям. Теперь открыт путь для сравнительных исследований, чтобы раскрыть общие базовые структуры и функцию этих двух комплексов, которые эволюционировали разными путями, но пришли к одному результату. Следующая серьёзная задача — идентифицировать белковый комплекс, выполняющий эту функцию у высших организмов, прежде всего у человека.

Исследование опубликовано в журнале eLife.