Кислород заставил клетки обзавестись биологическими часами

Молекулярная структура пероксиредоксина. Изображение Wikipedia/PDB.

Биологи предположили, что пероксиредоксин, фермент, участвующий в нейтрализации опасных форм кислорода в клетке, может быть основой биологических часов, универсальных для всех живых организмов. Работа опубликована в журнале Nature, ее краткое содержание приводит Nature News.

Пероксиредоксин разлагает опасные для живых существ пероксиды до воды. Фермент может находится в окисленном или восстановленном состоянии, относительное содержание которых колеблется в течение дня. Ранее те же исследователи показали, что

отношение содержания одной формы к другой колеблется практически одинаково у морских водорослей и человеческих эритроцитов – с периодичностью приблизительно в 24 часа.

В новой работе авторы показали, что такие суточные колебания происходят и у других, причем совершенно разных организмов, – мышей, дрозофил, некоторых растений, а также у бактерий и архей – словом, у представителей всех доменов жизни.

На настоящий момент известно несколько механизмов, которые могут управлять биологическими часами живых существ. Они имеют разное устройство у разных организмов и, например, у животных и растений возникли независимо друг от друга. Большинство из них тем или иным образом зависят от периодичности солнечного света.

Суточные колебания пероксиредоксина, напротив, универсальны и не зависят напрямую от света. Кроме того, путем внесения мутаций, авторам удалось отключить некоторые из механизмов известных суточных ритмов и показать, что их отключение не влияет на колебания пероксиредоксина. С другой стороны, авторам не удалось показать, как именно эти колебания могут влиять на поведение живых существ.

Исследователи также предложили гипотезу, объясняющую связь между возникновением первых универсальных биологических часов с активными формами кислорода. По их мнению,

при возникновении кислородного фотосинтеза концентрация перекисей в клетке сильно возрастала днем и спадала ночью. Клеткам было необходимо подготовиться к дневному возрастанию концентрации перекисей с помощью активации необходимых ферментов. Со временем возникшую систему потомки фотосинтезирующих организмов применили для регуляции уже других периодических процессов.

Источник