1766149326
2025-12-19 12:44:00
Кроме того, оценивая консервативность GPCR хоанофлагеллят у других эукариот, мы обнаружили семейства GPCR у многоклеточных животных, о которых, насколько нам известно, ранее не сообщалось в этой кладе. К ним относятся Hi-GOLD, GPRch3 и GPCR TKL/K. Кроме того, мы обнаружили, что пять семейств GPCR — RSF, Hi-GOLD, GPRch3, GPR157 и GPRch1 — консервативны у различных эукариот, тем самым расширяя репертуар GPCR, предполагаемых в корне эукариотического дерева (из Мендосы и др., 2014 г.). Будущее увеличение секвенирования неметозоев, вероятно, еще больше расширит предполагаемое разнообразие GPCR, присутствующих у предшественников многоклеточных животных и других эукариот.
Идентификация глутаматных рецепторов, родопсинов и aGPCR у хоанофлагеллят, трех семейств GPCR с относительно хорошо охарактеризованными подсемействами у многоклеточных животных (Фредрикссон и др., 2003 г.; Пин и др., 2003 г.; Бьярнадоттир и др., 2004 г.; Чун и др., 2012 г.; Шольц и др., 2019 г.; Флайи и др., 2020 г.; Уиттлейк и др., 2021 г.), побудили нас выяснить, консервативны ли эти подсемейства у хоанофлагеллят и близких родственников. На основе анализа доменов 7TM мы обнаружили родственников основных подсемейств глутаматных рецепторов многоклеточных животных в CRM (Рисунок 3Б). Напротив, большинство подсемейств aGPCR, обнаруженных у многоклеточных животных, не имеют очевидных ортологов в CRM, что позволяет предположить, что aGPCR многоклеточных и CRM диверсифицировались независимо (Рисунок 5). Единственным исключением было семейство ADGRV (Уэстон и др., 2004 г.; Хаманн и др., 2015 г.; Кусулури и др., 2021 г.), для которых обнаружены четкие ортологи у хоанофлагеллят и филастерий (данное исследование и Кришнан и др., 2012 г.; Пенья и др., 2016 г.).
Хотя родопсины являются наиболее распространенными GPCR у многоклеточных животных, мы идентифицировали только три многоклеточных родопсина в CRM: два у хоанофлагеллят и один у ихтиоспор. Кроме того, мы обнаружили родопсин-подобные GPCR у различных грибов и амебозойных животных (Дополнительный файл 9), подтверждая результаты предыдущих исследований (Кришнан и др., 2012 г.; из Мендосы и др., 2014 г.). Сравнение последовательностей и структурные предсказания позволяют предположить, что два родопсина хоанофлагеллят наиболее близки к опсинам многоклеточных животных, подсемейству родопсинов.Фредрикссон и др., 2003 г.; Майкл и др., 2016 г.). Опсины, светочувствительные рецепторы, поддерживающие зрение, описаны только у многоклеточных животных.Феуда и др., 2012 г.; Флеминг и др., 2020 г.; Вонг и др., 2022 г.; Хаген и др., 2023 г.; Алеотти и др., 2025 г.). В отличие от опсинов многоклеточных животных, у двух родопсинов хоанофлагеллят отсутствуют канонические остатки, необходимые для светочувствительности, включая высококонсервативный лизин K296, который опосредует связывание с хромофором сетчатки.Дэвис и др., 2010 г.; Ханкинс и др., 2014 г.; Нагата и Иноуэ, 2021 г.). Таким образом, хотя формально возможно, что родопсины существовали в стеблевых хоанофлагеллятах и были утеряны в большинстве современных линий хоанофлагеллят, либо горизонтальный перенос генов, либо конвергентная эволюция у общего предка хоанофлагеллят С. макроколлата и С. свекровь являются столь же правдоподобными объяснениями их присутствия у этих видов. Дифференциация между этими альтернативными эволюционными сценариями является сложной задачей из-за быстрой скорости эволюции последовательностей внутри семейства и, как следствие, потери филогенетического сигнала. Наши собственные предварительные исследования эволюции родопсина у немногих животных оказались безрезультатными. Таким образом, неясности относительно происхождения и функции CRM Rhodopsins в настоящее время неясны в происхождении родопсинов и опсинов многоклеточных животных.
N-концевые и C-концевые белковые домены хоанофлагеллят, других CRM, многоклеточных животных и дополнительных эукариотических GPCR выявили неравномерную эволюционную консервативность между семействами GPCR. Например, мы обнаружили, что C-концевой домен PIPK семейства GPCR PIPK, N-концевой домен-транспортер и C-концевой домен DEP GPR155, а также N-концевой домен GOLD GOST GPCR обычно консервативны у CRM, многоклеточных животных и других эукариот. Напротив, стереотипная ассоциация N-концевых белковых доменов глутаматных рецепторов многоклеточных животных отсутствует у неметазойных глутаматных рецепторов, идентифицированных с помощью кластеризации 7TM. Более того, мы заметили, что N-концы глутаматных рецепторов филастерий и голомикотанов, по-видимому, обладают большим разнообразием белковых доменов, чем глутаматные рецепторы многоклеточных животных, что указывает на функциональные ограничения, оказываемые на архитектуру глутаматных рецепторов многоклеточных животных. Это, вероятно, имеет значение как для лигандов, которые могут распознавать неметазойные глутаматные рецепторы, так и для лежащего в их основе механизма активации.Ху и др., 2000 г.; Цзян и др., 2004 г.; Рондард и др., 2006 г.; Левитц и др., 2016 г.; Флайи и др., 2020 г.; Лабуте и др., 2023 г.).
Несмотря на консервацию, функция модуля HRM-GAIN-7TM в настоящее время неясна (Шима и др., 2004 г.; Кимура и др., 2006 г.; Транспортное средство и др., 2012 г.; Премель и др., 2012 г.; Автомобиль и Леон, 2019). Интересно, что домен HRM связывает пептидные гормоны и нейропептиды семейства секретина GPCR (Лагерстрем и Шиот, 2008 г.; Пал и др., 2012 г.; Чжао и др., 2023 г.). Присутствие HRM-содержащих aGPCRs в CRM может указывать на преметазоановое происхождение эндокринной передачи сигналов на основе пептидов. Это подтверждается недавним открытием, что губки и хоанофлагелляты экспрессируют последовательности, напоминающие нейропептиды и пептидные гормоны многоклеточных животных.Штеффен и др., 2021 г.; Янез-Гуэрра и др., 2022 г.; Лин и др., 2024 г.).
Наконец, разнообразие архитектур белковых доменов в aGPCR хоанофлагеллят и многоклеточных животных позволяет предположить, что эволюция aGPCR определялась обширной перестановкой доменов (Гилберт, 1978 год.; Пэтти, 1999 г.; Смитерс и др., 2019 г.; Пэтти, 2021 г.). Хотя некоторые ассоциации дискретных белковых доменов (GAIN/7TM и HRM/GAIN/TM) или, в редких случаях, большая часть последовательности рецептора (ADGRV/подсемейство VIII) выжили, предположительно в результате отбора, возникли новые архитектуры белковых доменов, возможно, в результате комбинации дупликации генов с последующей перетасовкой доменов. Диверсификация доменов NTF могла бы способствовать распознаванию разнообразия лигандов (например, протеогликанов и белков).
Лучшее понимание GPCR, экспрессируемых в хоанофлагеллятах и других CRM, является первым шагом к пониманию восприятия сигналов у этих организмов. Хотя известно, что стимулы окружающей среды играют важную роль в контроле изменений жизненного цикла хоанофлагеллят, вовлеченные в них рецепторы еще не охарактеризованы (Дайел и др., 2011 г.; Агадо и др., 2012 г.; Левин и Кинг, 2013 г.; Возница и др., 2017 г.; РосРоше и Брюне, 2023 год.). Мы ожидаем, что идентификация репертуаров GPCR в сестринской группе многоклеточных животных откроет путь к функциональной характеристике этого суперсемейства рецепторов у хоанофлагеллят, что может пролить свет на происхождение и наследственные функции ключевых сигнальных путей у многоклеточных животных.
#Разнообразие #эволюция #рецепторов #связанных #Gбелком #ближайших #ныне #живущих #родственников #многоклеточных #животных
По теме
