Tým IISC najde starověké proteiny, které naznačují složitost života

Jednou z největších záhad biologie je to, jak se jednoduché buňky vyvinuly do komplexních buněk, které vidíme u zvířat, rostlin a hub. Jednoduché buňky, jako jsou bakterie a archaea, mají obvykle méně částí a jednodušší stroje. Na druhé straně eukaryotické buňky mají propracované vnitřní struktury a komplikované systémy pro dělení a udržování jejich tvaru.

Abychom pochopili, jak k tomuto přechodu došlo, studují vědci speciální skupinu Archaea zvané Asgard Archaea. Tyto mikroby jsou považovány za nejbližší živé příbuzné eukaryotů a jejich geny poskytují důležité stopy o tom, jak složitost poprvé vznikla.

Klíčovým kusem této puzzle je cytoskelet, síť proteinů, která dává buňkám jejich tvar a pomáhá jim dělit se. V bakteriích je protein FTSZ nezbytný pro dělení buněk. Eukaryoty se spoléhají na související proteiny, jako je tubulin, které provádějí pokročilejší funkce.

V nové studii zveřejněné v Embo JournalVýzkumníci Indian Institute of Science to uvedli OdinarchaetaČlen skupiny Asgard má dvě verze genu FTSZ spolu s genem podobným tubulinu. To je neobvyklé: většina mikrobů nese pouze jeden.

Vědci analyzovali dva proteiny FTSZ pomocí fylogenetických studií, biochemických testů a kryo-elektronové mikroskopie. Zkoumali, jak se každý protein shromáždil v přítomnosti molekul přenášejících energii, jako je GTP, a testovali, zda se mohou vázat na umělé membrány.

Oba proteiny vykazovaly odlišné chování. Odinftsz1 vytvořil rovné protofilamenty podobné bakteriálním FTSZ a mohl by ukotvit přímo s membránami. Odinftsz2 vytvořil neobvyklé struktury podobné spirálovému kruhu a potřeboval pomoc adaptérového proteinu, který se připojil k membránám. Když byly oba proteiny testovány společně, interagovaly, což naznačuje, že mohou spolupracovat ve skutečných buňkách.

Rozdíly poukazují na rozdělení práce mezi dvěma paralogy. To znamená, že cytoskeletální proteiny v Archaea se mohou rozdělit na specializované role, což je známka rostoucí buněčné složitosti. Kombinace dvou systémů FTSZ a tubulinu podobného proteinu naznačuje, že Asgard Archaea experimentoval s mnoha strukturálními strategiemi, možná předstíral rozmanité cytoskeletální aparátor eukaryot.

„Tyto proteiny nám dávají vzácný snímek obratu v evoluci, kde život začal budovat dynamickou kostru, která dnes podporuje všechny vyšší organismy,“ řekl vedoucí projekt Saravanan Palani Hindu. Dodal, že další tým bude v laboratoři pěstovat asgard mikroby, aby „pozoroval tyto proteiny v živých buňkách a potenciálně nabídl pohled v reálném čase na jeden z největších evolučních skoků.“