Ameriška raziskovalna skupina je s filogenetsko primerjavo genetskega zapisa za očesni protein RBP, ki v mrežnici omogoča regeneracijo derivatov vitamina A, odkrila, da ga je prednica današnjih vretenčarjev pred več kot 500 milijoni let pridobila preko horizontalne izmenjave genov od bakterije. Raziskava je objavljena v reviji The Proceedings of the National Academy of Sciences.

Za fototransdukcijo svetlobe sta v očesu vretenčarjev ključna dva tipa čutnih celic – pigmentne epitelijske celice mrežnice ter fotoreceptorji, med katere spadajo čépnice in páličnice. Ob vpadu svetlobe se v epiteliju mrežnice retinol pretvori v retinal in v fotoreceptorjih tvori fotopigment rodopsin. Ta omogoči pretvorbo svetlobe v električni signal in ga pošlje po optičnem živcu v možgane. Retinal se nato reciklira – vrne se v epitelij mrežnice in se pretvori nazaj v retinol. Ob naslednjem svetlobnem dražljaju ponovno potuje v fotoreceptorje in tvori pigment rodopsin.

Kroženje in obnavljanje derivatov vitamina A imenujemo retinoidni cikel in je za vid izredno pomemben. Poteka v medceličnem matriksu med pigmentnim epitelijem mrežnice in fotoreceptorji. Ključno vlogo v ciklu ima retinol vezavni protein oziroma RBP protein, ki omogoča prenašanje različnih oblik retinoidov. Na ta način omogoča konstantno sprejemanje in prevajanje novih svetlobnih dražljajev – oziroma kontinuiteto vida.

Raziskovalna skupina je preučevala evolucijski izvor genetskega zapisa za retinol vezavni protein vretenčarjev. Ta do sedaj ni bil najden v genetskem zapisu ostalih evkariontov. V ta namen so človeški zapis za protein RBP primerjali v bazah podatkov, ki vsebujejo preko 900 genomov po vseh domenah življenja, in po filogenetski analizi prišli do ujemanja z geni bakterij, ki so se potencialno prenesle v vretenčarski genom.

Za najbolj podobnega človeškemu retinol vezavnemu proteinu se je izkazal zapis za bakterijsko peptidazo, encima, ki razgrajuje proteine v aminokisline. Raziskovalci sklepajo, da je prišlo do horizontalnega prenosa gena iz bakterije na prednico današnjih vretenčarjev. Za razliko od peptidaze, ki ima v bakterijskem genomu eno kopijo, ima retinol vezavni protein vretenčarjev zapis v štirih kopijah, kar pomeni, da se je gen vmes podvojil. RBP protein je verjetno zelo kmalu po horizontalnem prenosu začel pridobivati novo funkcijo in postal ključna komponenta vida. Pri tem pa je izgubil prvotno sposobnost encimatske razgradnje beljakovin.

Ujemanje za zapis retinol vezavnega proteina so raziskovalci našli še pri dveh predstavnikih evkariontov – ribam podobnih živalih škrgoustkah in pri glivah. Ker zaporedje in funkcionalnost zapisa pri obeh primerih ne kažeta velike podobnosti vretenčarskemu, raziskovalci sklepajo, da gre še za dva ločena dogodka horizontalnega prenosa istega gena bakterij.

Brikolaž evolucije in porajanje himer iz bakterijskih genov spremlja Teja.

Vir slike: WIkimedia commons