Тубулины, названные в честь скандинавского бога Одина, могут быть недостающим звеном между одноклеточными организмами и клетками человека

Исследователи из Университета Нагои (Япония), возможно, обнаружили недостающее звено между бактериальными клетками и клетками животных и растений, включая клетки человека. Они назвали его тубулином Одина.

Происхождение тубулина имеет решающее значение для понимания процесса эукариогенеза — момента отделения клеток животных и растений от бактерий. В клетках животных и растений тубулин образует микротрубочки, которые критически важны для их внутренней организации. Тубулин поддерживает клетку, придавая ей структуру, форму и внутреннюю организацию. Поскольку он так важен для клетки, раскрытие происхождения тубулина стало бы значительным шагом в понимании того, как сложные клетки животных и растений отделились от одноклеточных бактерий.

Археи суперфилума Asgard archaea имеют ключевое значение для этого исследования, поскольку учёные считают их ближайшими одноклеточными родственниками клеток животных и растений. Хотя эти микроскопические одноклеточные организмы выглядят как бактерии, они отличаются генетическим составом и клеточной структурой. Поэтому, как промежуточное звено между бактериями и клетками животных/растений, их регулярно используют для понимания эволюции признаков этих клеток.

В исследовании, опубликованном в Science Advances, группа под руководством доцента Акихиро Нариты из Отдела биологических наук Высшей школы науки Университета Нагои, в сотрудничестве с Токийским технологическим институтом, Университетом Окаямы и Институтом наук о Земле и жизни, использовала рентгеновские лучи для изучения белка-гомолога тубулина из археи Odinarchaeota, названной в честь бога Одина из скандинавской мифологии.

«Его филаментная структура была удивительной. Диаметр составлял 100 нанометров, что намного шире, чем микротрубочки эукариот, — объясняет Нарита. — Архитектура также была уникальной. Молекулы полимеризуются в дуги, которые затем собираются в спиралевидную структуру, похожую на слайнки. Мы можем рассматривать эту спиральную структуру как промежуточную в эволюции между FtsZ (бактериальным гомологом тубулина, который также полимеризуется в кольца) и тубулином, обнаруженным в клетках растений и животных».

Группа профессора Нариты также объяснила, как мог эволюционировать тубулин. Они предполагают, что он появился до происхождения клеток растений и животных. Увеличение размера хромосом и клеток в процессе эукариогенеза могло потребовать развития более жёстких трубочек для преодоления растущих внутриклеточных расстояний и/или транспорта грузов. Это могло создать эволюционное давление, способствовавшее переходу от гибкого типа к более жёсткой структуре с параллельными протофиламентами, наблюдаемой в микротрубочках.

Профессор Нарита воодушевлён значением их открытий. Он говорит: «Мы считаем, что весьма вероятно, что микротрубочки находятся в середине эволюционного процесса. Это открытие раскрывает часть того, как эукариоты — включая нас — возникли».