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蓝藻和高等生物的膜蛋白在结构上高度相似

蓝藻和高等生物的膜蛋白在结构上高度相似

生物体的细胞配备了参与细胞膜塑造和重塑的蛋白质,从而执行重要任务。细胞膜包围细胞内部,但不断重塑,例如,由于膜出芽、内陷或融合过程。这也涉及长期以来被认为完全或主要存在于高等生物中的各种蛋白质。

然而,在过去的10到20年中,蛋白质也被鉴定或预测存在于没有细胞核的简单生物体中。在一项研究合作中,一种参与蓝藻膜重塑的蛋白质现已首次被描述。人们怀疑存在这种细菌蛋白,但证据仍在等待中。所研究的蛋白质可能是在动物和植物等高等生物中发现的类似蛋白质的细菌代表。

在原核生物中也发现膜蛋白

膜蛋白参与各种膜重塑以及修复过程,以应对膜损伤,从而确保细胞存活。在过去的十年中,在原核生物中也发现了这种蛋白质,即没有细胞核的简单生物。其中许多与以前认为仅在包含细胞核的更复杂的生物体中发现的蛋白质相似,即真核生物,如动物和植物。

所谓的动力蛋白和动力样蛋白质最初也被认为是真核生物的发明,直到1999年的一项生物信息学研究预测了细菌动力样蛋白质或DLP的存在。这些DLP属于动力蛋白超家族,参与真核生物的各种膜重塑过程。

最近,在蓝藻的基因组中发现了一种称为SynDLP的特定DLP。这种蛋白质由美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)和尤利希研究中心的研究小组在杜塞尔多夫海因里希海涅大学(HHU)的参与下进行研究。

“我们以前认为我们只会在真核细胞中找到这种类型的蛋白质,”JGU膜蛋白小组负责人Dirk Schneider教授说。

“SynDLP具有我们以前认为只存在于高等生物中的结构,”Forschungszentrum Jülich的科学家兼HHU教授Carsten Sachse教授补充道。“SynDLP的结构特性表明它是真核动力学最接近的已知细菌祖先,”Sachse在描述结果时说。

“我们假设这种蛋白质在进一步发展成有和没有细胞核的细胞之前已经存在于原始细胞中,”施耐德补充道。

蓝藻使用内膜系统进行光合作用

蓝藻是地球上最古老的生物之一。它们也被称为蓝绿色细菌,因为它们的颜色。与其他细菌不同,它们拥有第二个内膜系统,其中发生光合作用的光反应。然而,正是由于光反应,膜非常脆弱,并不断进行修复和重塑。因此,膜重塑蛋白对于膜的重建或修复尤为重要。

“我们还不知道SynDLP在膜动力学中到底有什么功能,”施耐德教授说。在实验室条件下,它似乎并不重要。“然而,如果它不是必需的,它就不会保存数十亿年,”他推测道。在未来,科学家们希望继续这个问题,并研究蛋白质在细菌细胞中究竟执行什么功能。

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