Вирус морских водорослей удивил исследователей. Его геном содержит элемент, который изменяет понимание истории происхождения калиевых каналов — ключевых метаболических белков большинства живых организмов.
Гигантские вирусы поражают не только своими размерами и сложностью генетического материала. Международная команда исследователей выявила у одного из таких вирусов ген, отвечающий за функциональный калиевый канал. Судя по результатам исследования, данный ген имеет вирусное происхождение, а не был заимствован у хозяина.
Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). В исследовании участвовали специалисты Технического университета Дармштадта и Университета прикладных наук Бонн-Рейн-Зиг.
Обнаруженный вирус представляет собой ДНК-содержащий агент, который заражает морские водоросли. В его геноме ученые нашли ген так называемого тандемного калиевого канала. Эксперименты подтвердили, что закодированный им белок действительно проявляет свойства функционирующего ионного канала.
Белковая загадка, которую не могли решить бактерии
Калиевые каналы имеют важное значение для организма человека и животных. Они пропускают ионы калия K+ через клеточную мембрану, что помогает поддерживать электрический потенциал клеток. Благодаря этому, в частности, регулируется возбудимость нервных клеток.
Тандемные калиевые каналы устроены необычным образом. В отличие от других типов подобных белков, две из четырех формирующих пору субъединиц у них непосредственно соединены между собой. Эта особенность и отражена в их названии.
Ученых давно интересует вопрос происхождения таких структур. Предшественников тандемных каналов не удавалось найти у бактерий, хотя для других типов калиевых каналов подобные эволюционные связи существуют. Новое открытие добавило в эту историю неожиданного участника — вирус.
Не украл у клетки, а принес свое?
Наиболее интересным стало исследование эволюционных связей найденного гена. Обычно вирусные гены рассматриваются как результат заимствования генетического материала у организмов, которые они заражают. Однако в данном случае все оказалось иначе.
Сравнение вирусного калиевого канала с известными родственными белками показало, что ген, вероятно, имеет вирусное происхождение. Иными словами, вирус не просто захватил готовую разработку клетки-хозяина.
Это наблюдение поддерживает гипотезу о том, что гигантские мимивирусы могли сыграть значительную роль в эволюции белков сложных организмов. Речь идет не только о паразитах, приспосабливающихся к своим хозяевам, но и о потенциальных участниках формирования биологических механизмов.
Существует и еще одна интересная практическая деталь. В том же вирусе ранее был обнаружен светоуправляемый ионный канал. Подобные белки используют в оптогенетике — научной области, позволяющей управлять активностью клеток с помощью света. Эта область исследований недавно привлекла дополнительное внимание благодаря Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2026 год, врученной американцу Карлу Дейссероту и немцам Питеру Хегеману и Георгу Нагелю.
Таким образом, гигантские вирусы могут оказаться настоящими хранилищами уникальных белковых решений. И чем тщательнее исследователи изучают их геномы, тем больше оснований для пересмотра привычного представления о эволюции сложных молекулярных механизмов.