Бета-кератин
| Кератин (птичий) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Кератин | ||||||||
| Пфам | ПФ02422 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR003461 | ||||||||
| |||||||||
Бета-кератин ( β-кератин ) является членом семейства структурных белков, обнаруженных в эпидермисе рептилий и птиц . [1] [2] Бета-кератины были названы так, потому что они являются компонентами рогового слоя эпидермиса, богатого уложенными друг на друга бета-слоями , в отличие от альфа-кератинов , промежуточных филаментных белков, также обнаруженных в роговом слое и богатых альфа-спиралями . [3] Поскольку точное использование термина кератин ограничивается альфа-кератинами, термин «бета-кератины» в последних работах заменен на « роговые бета-протеины » [3] или « бета-протеины, ассоциированные с кератином » . [4]
β-кератины придают коже рептилий гораздо большую жесткость, чем альфа-кератины в отдельности коже млекопитающих . β-кератины пропитывают роговой слой кожи рептилий, обеспечивая водонепроницаемость и предотвращая высыхание .
Чешуя , клювы , когти и перья птиц содержат β-кератин семейства птичьих. Филогенетические исследования последовательностей β-кератина показывают, что β-кератины перьев произошли от β-кератинов чешуи. [5] β-кератины чешуи образуют базальную группу у птиц. События дупликации и дивергенции затем привели к генам β-кератина когтей, а дальнейшая рекомбинация привела к новым генам β-кератина перьев и перьеподобных птиц. Доказательства этих событий дупликации получены из корреляции структуры клады β-кератина перьев с их геномными локусами. [6]
Изменения в β-кератинах также могли повлиять на развитие активного полета. Недавнее исследование с использованием методов молекулярного датирования для связывания эволюции генов β-кератина птиц в целом с эволюцией генов перьев, в частности, показывает, что семейство β-кератинов птиц начало расходиться с семейством крокодилов около 216 миллионов лет назад. [6] Также было обнаружено, что семейство β-кератинов перьев не начало расходиться до 125 миллионов лет назад, что согласуется с адаптивной радиацией птиц в меловом периоде . β-кератины, обнаруженные в современных перьях, обладают повышенной эластичностью, что может способствовать их роли в полете. [6] Таким образом, пернатые родственники птиц, такие как Anchiornis и Archaeopteryx , чьи возможности полета были поставлены под сомнение, [7] имели бы птичьи, но не перьевые β-кератины.
Маленький динозавр альваресзаврид Shuvuuia deserti демонстрирует признаки перьевидного кожного покрова . Анализ Швейцера и др. (1999) показал, что эти перьевидные структуры состояли из бета-кератина. [8] С тех пор это было опровергнуто Сайтой и др., которые обнаружили, что проанализированные волокна вместо этого состояли из неорганического фосфата кальция, о чем свидетельствует флуоресценция в кросс-поляризованном свете. [9] Сигналы иммуногистохимических анализов ископаемых образцов склонны к ложноположительным результатам и должны использоваться с осторожностью при работе с геологическими образцами.
Ссылки
- ^ Dalla Valle L, Nardi A, Belvedere P, Toni M, Alibardi L (июль 2007 г.). «Бета-кератины дифференцирующегося эпидермиса змеи содержат богатые глицином-пролином-серином белки с генной организацией, подобной птичьей». Dev. Dyn . 236 (7): 1939–53 . doi : 10.1002/dvdy.21202 . PMID 17576619.
- ^ Dalla Valle L, Nardi A, Toffolo V, Niero C, Toni M, Alibardi L (февраль 2007 г.). «Клонирование и характеристика чешуйчатых бета-кератинов в дифференцирующемся эпидермисе гекконов показывают, что они являются богатыми глицином-пролином-серином белками с центральным мотивом, гомологичным птичьим бета-кератинам». Dev. Dyn . 236 (2): 374–88 . doi : 10.1002/dvdy.21022 . PMID 17191254.
- ^ ab Calvaresi M, Eckhart L, Alibardi L (июнь 2016 г.). «Молекулярная организация области бета-слоя в бета-протеинах рогового слоя (бета-кератинах) завропсидов объясняет ее стабильность и полимеризацию в нити». J. Struct. Biol . 194 (3): 282– 91. doi :10.1016/j.jsb.2016.03.004. PMID 26965557.
- ^ Alibardi L (февраль 2013 г.). «Ороговение в эпидермисе рептилий происходит посредством отложения бета-протеинов, связанных с кератином (бета-кератинов), на каркасе промежуточных филаментных кератинов». J. Morphol . 274 (2): 175–93 . doi :10.1002/jmor.20086. PMID 23065677. S2CID 23739887.
- ^ Гринволд, М. Дж.; Сойер, Р. Х. (2010). «Геномная организация и молекулярные филогении мультигенного семейства бета (β) кератина у курицы (Gallus gallus) и зебровой амадины (Taeniopygia guttata): значение для эволюции перьев». BMC Evolutionary Biology . 10 : 148. doi : 10.1186/1471-2148-10-148 . PMC 2894828 . PMID 20482795.
- ^ abc Greenwold, MJ; Sawyer, RH (2011). «Связь молекулярной эволюции бета (β) кератинов птиц с эволюцией перьев». Журнал экспериментальной зоологии . 316B (8): 609– 616. Bibcode : 2011JEZB..316..609G. doi : 10.1002/jez.b.21436. PMID 21898788.
- ^ Nudds, RL; Dyke, GJ (14 мая 2010 г.). «Узкие первичные стержни перьев у Confuciusornis и Archaeopteryx указывают на плохую способность к полету». Science . 328 (5980): 887– 889. Bibcode :2010Sci...328..887N. doi :10.1126/science.1188895. PMID 20466930. S2CID 12340187.
- ^ .Швейцер, Мэри Хигби, Уотт, JA, Авчи, Р., Кнапп, Л., Чиаппе, Л, Норелл, Марк А., Маршалл, М. (1999). "Специфическая иммунологическая реактивность бета-кератина в перьевидных структурах мелового альваресзаврид, Shuvuuia deserti Журнал экспериментальной биологии (Mol Dev Evol) 255:146-157
- ^ .Saitta, Evan T., Fletcher, I., Martin, P., Pittman, M., Kaye, Thomas G., True, Lawrence D., Norell, Mark A., Abbott, Geoffrey D., Summons, Roger E., Penkman, K., Vinther, J. (2018). «Сохранение перьевых волокон позднемелового динозавра Shuvuuia deserti вызывает беспокойство по поводу иммуногистохимических анализов ископаемых». Organic Geochemistry 125:142-151
Внешние ссылки
- Бета-кератины в рубриках медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
