Науковці зі Школи біологічних і поведінкових наук при Лондонському університеті Королеви Марії описали еволюційну історію гормону, що контролює статеве дозрівання у людей. Відповідне дослідження опубліковано в журналі BMC Biology.
Статеве дозрівання
У період статевого дозрівання в нашому організмі відбуваються зміни, внаслідок яких тіло дитини перетворюється на доросле тіло, здатне до статевого розмноження.
Однак у деяких людей початок статевого дозрівання затримується, і генетичний аналіз цього стану дав змогу зрозуміти гормональні механізми, що контролюють розмноження.
Зокрема, 2003 року було виявлено, що початок статевого дозрівання запускається викидом у мозок гормону, відомого як кісспептин; він зв'язується зі своїм білком-рецептором.
Але коли кісспептин і його рецептор виникли в еволюційній історії Землі?
Для вирішення цього питання було проаналізовано геноми різних видів безхребетних тварин щодо пошуку генів, що кодують білки, які є спорідненими з людським рецептором кісспептину.
У результаті було виявлено наявність схожих генів у кількох видів безхребетних, включно з молюсками (наприклад, равликами), анелідами (дощовими черв'яками) та голкошкірими (морськими зірками).
Дослідники дійшли висновку, що кісспептин і його рецептор мали виникнути щонайменше півмільярда років тому у спільного предка - Bilateria - тварин, що демонструють двосторонню симетрію протягом життєвого циклу, до яких належить більшість тварин на Землі.
Ба більше, вчені виявили, що на відміну від людини, у якої є тільки один ген рецептора кісспептину, морські зірки мають безліч генів, що кодують кісспептин і його аналоги, тоді як у комах їх немає через втрату генів під час еволюційної історії.
Поява розширеного сімейства генів
Для подальшого вивчення функціонального значення появи розширеного сімейства генів, що кодують рецептори кісспептину в морських зірок, експериментальною моделлю було обрано поширений європейський вид Asterias rubens.
Примітно, що цей вид має одинадцять генів, що кодують білки, споріднені з людським рецептором кісспептину, і чотири гени, що кодують дев'ятнадцять кісспептиноподібних молекул, які пов'язані з однією або кількома активними біомолекулами.
Доктор Найелі Ескудеро Кастелан, яка брала участь у дослідженні в рамках своєї докторської дисертації, пояснила, як проводилася ця частина дослідження:
"Гени, що кодують рецептори типу кісспептину, були клоновані таким чином, щоб їх можна було експресувати в клітинах, які виробляють світло, коли молекула зв'язується з одним із рецепторів і активує його. Таким чином, ми змогли виявити кісспептиноподібні молекули, що діють як ліганди для шести з одинадцяти кісспептинових рецепторів морської зірки".
Дивовижне відкриття такої складної хімічної сигнальної системи дало змогу по-новому поглянути на еволюційну історію кісспептину.
Результати дослідження показують, що у спільного предка було щонайменше два типи кісспептинів, але один було втрачено в роду хребетних, до якого належить і людина.
Ба більше, морські зірки та їм подібні мають унікальні молекули, SALMFamides, відкриті задовго до виявлення гормону статевого дозрівання.
Моріс Елфік, професор фізіології тварин і провідний автор дослідження, стверджує:
"Я виявив SALMFamides у морських зірок, коли був аспірантом Лондонського університету в 1980-х роках, тому для мене особливо приємно, що через багато років ми знайшли рецептори, з якими зв'язуються ці молекули, і виявили їхній зв'язок із гормоном статевого дозрівання".
Які ж функції молекул типу кісспептину у морських зірок?
Поточні дослідження присвячені цьому питанню. Біологи намагаються з'ясувати, чи є докази еволюційно давньої ролі кісспептинів як регуляторів статевого розмноження.
Однак уже зрозуміло, що SALMFamides регулюють незвичайну позаротову харчову поведінку, спричиняючи вивертання їхнього шлунка з рота.
Таким чином, зоологічні дослідження змінюють наш погляд на гормон статевого дозрівання у людини, розкриваючи його складну еволюційну історію і створюючи нові уявлення про його функції та взаємини з молекулами, виявленими в інших тварин.
