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.