ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ПОДХОД ПОМОГ ОТКРЫТЬ НОВОЕ СЕМЕЙСТВО ГЕНОВ-ГОМОЛОГОВ "ЗЕЛЕНОГО ФЛУОРЕСЦИРУЮЩЕГО БЕЛКА" У НЕСВЕТЯЩИХСЯ ЖИВОТНЫХ
Лабас Ю. А., Матц М. В., Фрадков А. Ф., Савицкий А. П., Зарайский А. Г., Лукьянов С. А.
Институт проблем экологии и эволюции им.акад. А.Н..Северцова РАН, Москва; *Институт биоорганической химии РАН, Москва; **Институт биохимии им.акад.А.Н.Баха РАН, Москва
"Зеленые флуоресцирующие
белки" (GFP)- вторичные эмиттеры в биолюминесцентных системах
(БС) некоторых кишечнополостных, Hydrozoa (Aequorea,
Obelia и др..) и Anthozoa (Renilla и др.),
а также (судя по спектрам био- и флуоресценции in vivo),
гребневика Bolinopsis (Лабас, 1973), в отличие от других
пока исследованных. Типы: гребневики-кишечнополостные, а также
у этих последних классы: Anthozoa-Hydrozoa, по-видимому,
разошлись еще в докембрии. Между тем БС во всех трех группах возникли,
скорее всего, позже, т.к. импульсное свечение предназначено для
отпугивания в темноте потенциальных хищников - высших беспозвоночных
и позвоночных с хорошо развитыми зрительными системами, появившихся
лишь в палеозое. Отсюда, по-видимому, следует, что БС у представителей
всех трех вышеупомянутых таксонов развились конвергентно и взаимонезависимо
обрели GFP. В спектре возбуждения GFP A.victoria основной
пик не в синей области свечения первичного эмиттера-БС, а в ближнем
УФ, где оно отсутствует. Ввиду таких обстоятельств нас заинтерересовала
"добиолюминесцентная" функция GFP. Наше внимание привлекли
данные о яркой преимущественно зеленой флуоресценции (Ф) многих
тропических Anthozoa, за которую, как полагают, ответственны
низкомолекулярные "пигменты". Таковым приписывают две
функции: УФ-протекторную и трансформации сине-фиолетового света
глубин в более длинноволновый, утилизуемый хлорофиллом симбионтов-зооксантелл,
у видов, обитающих соответственно у поверхности и в глубоководье.
Проверка с выделением на праймерах GFP A.victoria и последующей
генетической идентификацией подтвердила наше предположение о том,
что за Ф ответственны вовсе не "пигменты", а флуорес-цирующие
белки, более или менее (20 - 30%) гомологичные GFP А.victoria.
Всего из флуоресцирующих тканей (щупальца, оральная зона) разных
Anthozoa, не имеющих БС, выделены, секвенированы и оптически
охарактеризованы 8 представителей семейства генов-гомологов единственного
ранее клонированного гена GFP A.victoria. У некоторых из
белков этого новооткрытого нами семейства цвет Ф, однако, далек
от зеленого (желтый, красный), а один белок почти лишен ее и ответствен
лишь за малиновую окраску животных. Такие данные позволяют полагать,
что фотоциты у Anthozoa развились из энтодермальных пигментных
клеток, способных также в импульсном режиме (см. импульсный, рефлекторный
характер свечения) секретировать активные формы кислорода с функциями:
антимикробной (как у фагоцитов) либо медиаторной, поскольку БС
происходят от антиоксидантных механизмов в таких клетках (см.
тезисы: Лабас, Телегина в настоящем сборнике). Не ясна пока, однако,
анцестральная функция GFP у гребневиков (если подтвердится наличие)
и Hydrozoa, учитывая почти полное отсутствие видов: у первых
- несветящихся, а у вторых - с яркой, зеленой или иной Ф,
в отличие от многих Anthozoa. Работа поддержана грантом
РФФИ 99-04-48873.