Вирус морских водорослей несёт ген калиевого канала с тандемным строением
Исследователи из Германии, США и Италии описали в гигантском вирусе Pyramimonas orientalis (PoV1) калиевый канал Kpov — небольшой белок, который отличается компактным тандемным строением. Работа опубликована в PNAS (DOI: 10.1073/pnas.2626158123).
Что такое вирус PoV1 и зачем вирусу ионный канал
Pyramimonas orientalis virus 1 принадлежит к семейству Allomimiviridae — группе гигантских ДНК-вирусов, заражающих одноклеточные морские водоросли в прибрежных водах Норвегии. В его геноме авторы нашли ген белка Kpov длиной 178 аминокислот на субъединицу. Для сравнения: типичный K2P-канал млекопитающих насчитывает несколько сотен аминокислот, а вирусные каналы типа Kcv других вирусов водорослей — в среднем около 100. Kpov оказался значительно крупнее и при этом устроен иначе.
У некоторых вирусов ионные каналы участвуют в изменении мембранного потенциала клетки при заражении. Однако точная роль Kpov в жизненном цикле PoV1 пока не установлена: в этой работе исследовали свойства белка и его эволюционные связи.
Архитектура и физиология канала Kpov
В опытах с белком, встроенным в искусственные липидные бислои, учёные установили:
- канал образует димер — два одинаковых мономера Kpov соединяются попарно;
- каждый мономер содержит два порообразующих домена (K2P-архитектура), что само по себе редкость для вирусов — прежде вирусные K2P-каналы не были охарактеризованы функционально;
- селективность по калию: соотношение проницаемостей PK⁺/PNa⁺ = 11,4 (95% ДИ: 9,7–13,5) — канал пропускает калий в ~11 раз активнее, чем натрий;
- проводимость одиночного канала — около 86 пСм;
- низкая вероятность открытия: Kpov почти всё время закрыт (Po ≈ 0,01–0,05);
- при потенциале ниже −40 мВ канал переходит в режим быстрого «мерцающего» закрывания — авторы называют это filter flicker-gating.
Что Kpov говорит об эволюции вирусных каналов
Авторы сравнили последовательность Kpov с базами данных вирусных и клеточных каналов. Выводы оказались неожиданными:
Kpov ближе к другим вирусным K-каналам, чем к исследованным клеточным аналогам.
У прокариот K2P-каналы пока не обнаружены, что затрудняет поиск их эволюционных предшественников.
Авторы допускают, что Kpov мог возникнуть путём слияния древних вирусных поровых доменов, однако сами оговаривают предварительность этого вывода: геном водоросли-хозяина Pyramimonas orientalis пока не секвенирован, и нельзя исключить горизонтальный перенос от хозяина.
Читайте также: Древняя вирусная ДНК помогает эмбриональным клеткам развиваться.
Открытие Kpov расширяет представления о функциональном разнообразии генов в геномах гигантских вирусов. Дальнейшее изучение структуры белка и генома хозяина поможет проверить гипотезу его происхождения. Результат не доказывает, что все калиевые каналы человека произошли от этого вируса.
