Белок-палитра

Зелёная окраска помогает кузнечикам оставаться незаметными в траве, но как она у них получается? Это должны быть какие-то пигменты, но как и в каких пропорциях они накапливаются, чтобы дать изумрудно-зелёный цвет? Точный молекулярный механизм здесь оставался неизвестным больше ста лет, и вот сейчас в PNAS появилась статья сотрудников ФИЦ Биотехнологии РАН, Московского государственного университета и Института биоорганической химии РАН, которые выяснили, что зелёный цвет кузнечикам организует некий белок, удерживающий у себя сразу несколько пигментных молекул.

Выделенный из покровов певчего кузнечика, этот белок оставался зелёным и растворялся в воде. Но в присутствии органических растворителей зелёный распадался на два цвета – жёлтый и синий. Жёлтый цвет давал пигмент лютеин из группы ксантофиллов, синий давали пигменты билины, модифицированные большой молекулой изопреноида фарнезила. И ещё был белок, который предстояло определить. Геном певчего кузнечика ещё не прочитан, так что аминокислотную последовательность цветного белка и его структуру исследователи определяли с нуля. Его назвали дибилиноксантинином (DBXN), и устроен он сложно. Две части белка, каждая образованная тремя отдельными полипептидными цепями, складываются в своеобразный мешок – внутри белка есть большая гидрофобная полость, где и размещаются пигменты: две молекулы лютеина, две билина и ещё две молекулы липида фосфатидилхолина. Белок DBXN можно сравнить с палитрой – не в смысле цветовой шкалы или набора цветов, а в смысле приспособления, на котором художники смешивают краски, чтобы получить нужный оттенок. Смешиваясь в одном белке, жёлтый и синий пигменты дают зелёный цвет.

При этом если взять других насекомых с зелёной окраской, то у них она может получаться по-разному: у кого-то есть белки, похожие на DBXN и так же удерживающие у себя сразу два пигмента, а у кого-то жёлтый и синий пигменты разнесены по отдельным белкам. DBXN-подобный белок нашёлся даже у паука микроматы зеленоватой, то есть одними насекомыми тут дело не ограничивается. Более того, DBXN принадлежит к большой группе белков вителлогенинов, а они есть и у позвоночных. 

Вителлогенины нужны для формирования яичного желтка у рыб, амфибий, рептилий, птиц, яйцекладущих зверей и большинства беспозвоночных. При этом, несмотря на распространённость в живой природе, вителлогенины остаются пока достаточно загадочными белками, как в смысле строения, так и в смысле функций. Новые данные, возможно, помогут понять, как шла эволюция этих важных белков и на что они в принципе могут быть ещё способны. 

По материалам пресс-службы ФИЦ Биотехнологии РАН.