Эволюция температурного сенсора животных: Функциональная адаптация к изменениям окружающей среды
Животные адаптировались к изменениям температуры окружающей среды. Однако молекулярный механизм этой адаптации в эволюционном процессе, затрагивающий температурные сенсоры, был плохо изучен.
Профессор Макото Томинага и доцент Сигеру Саито из Национального института физиологических наук (Япония) показали, что молекулы TRP-каналов, служащие температурными сенсорами, чувствуют разные диапазоны температур у млекопитающих и западной шпорцевой лягушки (амфибий), даже если исследован один и тот же тип TRP-каналов. Это наблюдение указывает, что температурные сенсоры могут динамически менять свою чувствительность для адаптации к тепловой среде в ходе эволюции. Отчёт опубликован в PLoS Genetics.
В исследовании использовали западную шпорцевую лягушку (Xenopus tropicalis), обитающую в тропиках. Их оптимальная температура окружающей среды — около 26 °C, а температуры ниже 20–18 °C оказывают вредное воздействие.
Исследователи идентифицировали у лягушки ген TRPV3, известный как сенсор тепла у млекопитающих, и изучили его функцию. Они обнаружили, что температурная чувствительность TRPV3 лягушки отличается от таковой у млекопитающих:
- TRPV3 канал млекопитающих активируется теплом (33–39 °C и выше).
- TRPV3 канал западной шпорцевой лягушки активируется холодом (16 °C и ниже).
Таким образом, лягушка ощущает вредный низкий температурный порог с помощью этого сенсора.
Кроме различия в температурной чувствительности, аминокислотные последовательности предполагаемых цитозольных концов TRPV3-канала высоко диверсифицированы между лягушкой и млекопитающими. Эта структурная разница может быть связана со сдвигом температурной чувствительности.
Также TRPV3 канал млекопитающих активируется несколькими химическими соединениями, в то время как канал лягушки не активировался такими соединениями, кроме одного вида. Таким образом, химическая чувствительность TRPV3-каналов также различается.
Ключевой вывод: TRPV3-каналы приобрели противоположные температурные чувствительности в ходе эволюции наземных позвоночных. Это указывает, что температурная чувствительность термочувствительных TRP-каналов не всегда стабильна, а может динамически меняться и даже обращаться в ходе эволюции для адаптации к тепловой среде.