Американские ученые из Йельского университета показали, что о биологическом разнообразии видов можно судить по белкам, а не только по ДНК и мРНК. Это помогает понять эволюцию видов и выяснить, насколько те или иные виды защищены от различных заболеваний, например от рака. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Чтобы понять, чем определяется биологическое разнообразие видов на Земле, ученые в основном исследуют генетическую информацию организмов. Однако с ее помощью можно описать лишь часть черт вида. Белки играют не менее важную роль, чем гены, в функционировании организма. Они могут влиять на поведение, внешность организмов, их развитие. Именно поэтому так важно исследовать не только геномы, но и протеомы — совокупности белков организма или вида.
Американские ученые сравнили протеомы клеток кожи от 11 млекопитающих: кроликов, крыс, обезьян, людей, овец, коров, свиней, собак, кошек, лошадей и опоссумов. Чтобы провести такой масштабный анализ, исследователи обратились к масс-спектрометрии. Как показали ученые, белки могут дать больше информации, чем мРНК, которая может давать косвенную информацию о белках, так как кодирует их. Это связано с тем, что белки по отдельности могут обладать определенными функциями, но также они могут взаимодействовать друг с другом. Такую информацию нельзя считать по мРНК. Далее исследователи сравнили разнообразие белков между различными видами и внутри одних и тех же видов. Оказалось, что для большинства белков, для которых были характерны различия внутри вида, также наблюдалась и вариабельность между видами. Тем не менее были и белки, которые не следовали этой тенденции. К ним относились те, которые связаны с делением клетки и метаболизмом РНК: для них разнообразие между видами было значительно выше, чем разнообразие внутри вида. Это указывает на то, что функции таких белков особенно важны в эволюции млекопитающих.
Ученые также сравнили системы удаления белков из клеток. Существует две таких системы, причем одна из них была похожа между видами, а другая — различна. Процесс удаления белков из клеток важен, так как показывает, как быстро клетка может менять свое состояние. Так, если клетка получает новый сигнал, то она должна избавиться от белков, которые были нужны для поддержания ее предыдущего состояния, и создать новые. Такие перемены не всегда полезны и могут привести даже к развитию рака: опухолевые клетки могут воздействовать на здоровые. Ученые подозревают, что клетки видов, которые более устойчивы к раку (например, коровы, свиньи), менее активно меняют свое состояние и менее восприимчивы к сигналам от опухолевых клеток.
Белки могут подвергаться химическим модификациям внутри клеток, которые меняют функции молекул. Исследователи обратили внимание на один тип модификаций белков — фосфорилирование. При нем к белкам прикрепляются фосфатные группы. Ученые отметили, что вариации в фосфорилировании не соответствовали вариациям в избытке тех или иных белков. В дальнейшем биологи планируют исследовать распространенность и других модификаций белков, так как это, по их мнению, может более полно объяснить биоразнообразие и эволюцию видов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
