Эволюция суперсемейства гормона роста (GH).
Введение.
До сих пор нет однозначного мнения о ходе эволюции суперсемейства гормона роста (GH). На рисунке представлено современное представление о ходе эволюции данной группы белков ( Barta et.al.,1981 ). Видно, что процессы делеции и дупликации играли большую роль в этом процессе: как при эволюции интрон-экзонной структуры, так и при образовании новых членов суперсемейства. Кроме того можно говорить о конвергентном типе эволюции применительно к плацентарным лактогенам (PL) - белков с одинаковой функцией но произошедших из белков с разной функцией у разных видов. У приматов из GH, а у грызунов из пролактина (PRL). Все это делает суперсемейство гормона роста интересной моделью для изучения эволюционных процессов на молекулярном уровне. На рисунке представлено дерево для некоторых аминокислотных последовательностей GH, PL и PRL.
L.Mercier ( Mercier et.al.,1989 ) сравнивал гены PRL карпа, мыши, крысы, человека, коровы, кита, овцы, свиньи и радужная форели. Все они заканчиваются цистеином. Сравнение этих последовательностей показывает как минимум 2 домена с высокой степенью гомологии. Первый имеет 73% от Cys46 до Ala-60;второй имеет 61% гомологии от Cys-150 до Cys-171 тРНК. Эти два консервативных домена могут соответствовать участкам полинуклеотидной цепи, принимающим участие в биологической активности. Другими словами биологические центры PRL являются общими для различных видов позвоночных.
Известно,что физиологическая активность GH проявляется в стимулировании роста и антиинсулиновом действии. Пептид (аминокислоты 44-77) имеет антиинсулиновую функцию, но не стимулирует рост и состоит в основном из аминокислот 3-го экзона (32-70). Другими словами эта активность может полностью содержаться внутри 3-го экзона.
Протеолитическая обработка GH может воспрепятствовать образованию дисульфидного мостика в 2-х цепочной структуре аминокислот 135-146. Этот альфа-3 пептид проявляет активность стимулирующую рост. Разрушение cistein 53 (экзон 3)-cistein 165 (экзон 5) связана с потерей этой активности.
Таким образом, хотя последовательность содержащаяся в 3-м экзоне имеет диабетогенную активность, некоторые аминокислоты, находящиеся в этом экзоне, включены вместе с другими участками гена в стимулирующую рост активность. Экзон 3 поэтому первоначально использовался вероятно для построения третичной структуры, необходимой для активности продукта гена, который был родоначальником GH и других родственных генов.
У представителей разных видов и отрядов сохраняется одинаковая интрон-экзонная структура. Кроме того хорошо прослеживается гомология функционально значимых доменов. При сравнении каждого из этих доменов в отдельности показана различная эволюционная история первого и второго функциональных доменов. Характер поведения первого функционального домена позволяет предположить, что он был привнесен значительно позже второго и представить эти данные как довод в пользу одной из моделей эволюции этого суперсемейства. ( Barta et.al.,1981 ; Efstratiadis,1980 ; Jones et.al.1980 ; Goodman,1980 ; Stein et.al.1980 ; Ellson et.al.,1989 )
Процент гомологии между аминокислотными последовательностями пролактина и гормона роста у представленных в анализе представителей (больше 25%)( Dayhoff et.al.,1972 ) позволяет предположить неслучайное родство данных белков и наличие в прошлом одного предшественника, что также служит хорошим доводом в пользу этой же модели эволюции даного суперсемейства, но тем не менее, необходимо большое количество новой информации на нуклеотидном уровне для того, чтобы ясно представлять ход эволюционных преобразований GH суперсемейства.
Так как пролактин обладает антиинсулиновым действием, подобно гормону роста,и за основные функции у гормона роста отвечает пятый экзон, можно предположить, что за антиинсулиновую функцию у пролактина отвечает третий экзон.
