Для каждого размножающегося половым путем организма слияние сперматозоидов и яйцеклеток является первым шагом в создании нового человека. Этот процесс изучается более 100 лет на многих организмах, включая людей, мышей, насекомых, растений, морских ежей и даже грибов. Но идентичность молекулярных механизмов, обеспечивающих слияние сперматозоидов и яйцеклеток, оставалась неизвестной.
Теперь команда, возглавляемая доктором Бенджамином Подбилевичем с биологического факультета Техниона и доктором Пабло С. Агиларом из Национального университета Сан-Мартин в Аргентине, продемонстрировала, что белок HAP2 — давно известный игрок в сперматозоиде. слияние — это белок, который опосредует широкий спектр слияния клеток.HAP2 обнаружен в растениях, простейших (например, водорослях, простейших и слизистых) и беспозвоночных и поэтому считается предковым белком, присутствующим у истоков первых эукариотических клеток (клеток с настоящими ядрами). Однако более пристальный взгляд на HAP2 привел исследователей к выводу, что корни HAP2 еще старше.
Структурный и филогенетический анализ белков HAP2 показал, что они гомологичны белкам, используемым вирусами, такими как Зика и Денге, для слияния вирусной мембраны с мембраной клетки, в которую они вторгаются.По мнению исследователей, это означает, что HAP2, FF и вирусные гибридные белки составляют суперсемейство мембранных гибридных белков, которые авторы назвали фусексинами (гибридные белки, необходимые для полового размножения и экзоплазматического слияния плазматических мембран).«Фусексины — это удивительные механизмы, которые позволяют разнообразить структурное ядро для выполнения слияния клеточных мембран в самых разных контекстах», — говорит профессор Подбилевич. «Понимание различных взаимосвязей между структурой и функцией фусексинов позволит ученым рационально управлять слиянием клеток при оплодотворении и развитии тканей.
Дополнительным и очень своевременным преимуществом является то, что это дает нам лучшее понимание того, как вирус Зика и другие вирусы вызывают заболевания у их мишеней. хосты ".Поразительное сходство между белками, которые способствуют слиянию мембран в очень разных контекстах, заставило авторов углубиться в механистические детали. Выполняя эксперименты по слиянию клеток, исследователи продемонстрировали, что, как и фусексины FF, HAP2 необходим в обеих слитых клетках, чтобы способствовать слиянию мембранных клеток. Это двустороннее требование фусексинов HAP2 и FF отличается от вирусного механизма действия, когда фусексин присутствует только в вирусной мембране.
Совместное сохранение структуры, последовательности и функции подразумевает, что эти белки произошли от общего предка. Фусексины могли появиться 2-3 миллиарда лет назад, чтобы способствовать первичной форме обмена генетическим материалом между клетками.
Позже вирусы в оболочке использовали эти гибридные белки для более эффективного заражения клеток. Наконец, многоклеточные организмы адаптировали фусексины для формирования таких органов, как восстанавливающие мышцы и кости остеокласты у позвоночных и кожи, а также влагалище у червей посредством слияния клеток с клетками.