Совместительство белков

Совместительство белков (англ. Protein moonlighting, подработка белков, совместное использование генов) — это явление, при котором белок может выполнять более одной функции. Белки предков, работающие по совместительству, изначально обладали одной функцией, но в процессе эволюции приобрели дополнительные функции. Многие из этих белков являются ферментами; другие являются рецепторами, ионными каналами или шаперонами. Наиболее распространенной основной функцией подрабатывающих белков является ферментативный катализ, но эти ферменты приобрели вторичные неферментативные роли. Некоторые примеры функций подрабатывающих белков, вторичных по отношению к катализу, включают передачу сигнала, регуляцию транскрипции, апоптоз, подвижность и структурную деятельность.

Белковое совместительство может широко встречаться в природе. Совместительство белка за счет совместного использования генов отличается от использования одного гена для создания различных белков путем альтернативного сплайсинга РНК, перестройки ДНК или посттрансляционного процессинга. Оно также отличается от многофункциональности белка, при котором белок имеет несколько доменов, каждый из которых выполняет свою функцию. Подработка белка за счет совместного использования генов означает, что ген может приобретать и поддерживать вторую функцию без дублирования гена и без потери основной функции. Такие гены находятся под двумя или более совершенно разными селективными ограничениями.

Были использованы различные методы, чтобы выявить совместные функции в белках. Обнаружение белка в неожиданных местах в клетках, типах клеток или тканях может косвенно свидетельствовать о том, что белок выполняет дополнительную функцию. Кроме того, гомология последовательности или структуры белка может быть использована для вывода как о первичной функции, так и о вторичных дополнительных функциях белка.

Наиболее хорошо изученными примерами совместного использования генов являются кристаллины. Эти белки при экспрессии на низких уровнях во многих тканях функционируют как ферменты, но при экспрессии на высоких уровнях в тканях глаза становятся плотно упакованными и, таким образом, образуют линзы. Хотя признание совместного использования генов произошло относительно недавно — этот термин был придуман в 1988 году, после того как было обнаружено, что кристаллины у кур и уток идентичны отдельно идентифицированным ферментам, — недавние исследования обнаружили множество примеров во всем живом мире. Джорам Пятигорски предположил, что многие или все белки в той или иной степени демонстрируют общие гены, и что совместное использование генов является ключевым аспектом молекулярной эволюции. Гены, кодирующие кристаллины, должны поддерживать последовательности для каталитической функции и функции поддержания прозрачности.