Почти четыре десятилетия исследований привели ученых из японского Института интегрированных наук о клеточном материале (iCeMS) к предположению, что семейство белков-переносчиков сыграло важную роль в эволюции видов. В частности, один белок, называемый ABCA1, вероятно, имел решающее значение для эволюции позвоночных, помогая регулировать, когда сигналы, участвующие в клеточной пролиферации, дифференцировке и миграции, попадают в клетку. Этот процесс был необходим для развития позвоночных в более сложные организмы со сложными структурами тела.

АТФ-связывающие кассетные белки (АВС) очень похожи у разных видов, в том числе у бактерий, растений и животных. Существуют различные типы ABC-белков с различными транспортными функциями, импортирующими питательные вещества в клетки, экспортирующими токсичные соединения за их пределы и регулирующими концентрацию липидов в клеточных мембранах.

клеточный биохимик iCeMS Кадзумицу Уэда изучал ABC-белки человека в течение 35 лет, с тех пор как он и его коллеги идентифицировали первый ген ABC-белка эукариот.

"Мы считаем, что белки ABC должны были играть важную роль в эволюции", - говорит Уэда. "Транспортируя липиды, они позволяли растениям и животным процветать на суше, защищая их от потери воды и заражения патогенами. Предполагается также, что они ускорили эволюцию позвоночных, позволив холестерину функционировать в качестве внутримембранной сигнальной молекулы."

Организмы, существовавшие в начале земной истории, вероятно, были образованы из ДНК и белков, окруженных протекающей липидной мембраной. По мере развития организмов их мембраны укреплялись, чтобы защитить их от внешней среды. Но это означало, что выживали только организмы, которые развили специальные ABC-транспортеры, способные переносить питательные вещества через мембрану. Белки ABC также играли важную роль в создании внешней мембраны, которая защищала клетки от внешних стрессов и удаляла вредные вещества изнутри.

Недавно Уэда и его команда изучили роль ABCA1, получив более глубокое понимание того, как он регулирует уровень холестерина. В частности, они обнаружили, что ABCA1 экспортирует клеточные фосфолипиды и холестерин за пределы клетки для выработки липопротеинов высокой плотности, которые в народе называют хорошим холестерином.

Они также обнаружили, что ABCA1 постоянно сбрасывает холестерин с внутренней листовки клеточной мембраны на ее внешнюю листовку, поддерживая более низкую концентрацию на внутренней стороне. Этот провал временно подавляется, когда клетка подвергается воздействию внешнего стимула, такого как гормон роста. Возникающее в результате накопление холестерина во внутренней листовке запускает рекрутирование белков к мембране и модулирует сигнальную трансдукцию. Уэда и его команда предполагают, что ABCA1 позволил позвоночным развить сложные биологические процессы и сложные тела.

"ABCA1 очень уникален, и его функции удивили нас", - говорит Уэда. "Роль холестерина, как считалось, была сосредоточена главным образом на физическом укреплении клеточной мембраны и снижении ее проницаемости для ионов. Наши исследования показывают, что он играл более важную роль в позвоночных, ускоряя их эволюцию."

ИСТОЧНИК