Americko-český tým vědců poodhalil evoluční historii a funkci fytotransferinů u mořských řas. Transferiny jsou proteiny transportující železo v krvi obratlovců, včetně člověka. Dosud se mělo za to, že je jejich výskyt omezen na mnohobuněčné živočichy. Na studii, která vyšla ve středu 14. března 2018 v online verzi časopisu Nature, se podíleli vědci z Craig Venterova institutu a Scrippsova oceanografického institutu v Kalifornii, Rutgersovy univerzity v New Jersey, Parazitologického ústavu BC AVČR a Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích.

Nová studie ukázala, že transferiny jsou přítomny i v rostlinách, a dokonce ve skupině jednobuněčných archeí. Konkrétně v řasách, jako jsou rozsivky, existuje skupina funkčně podobných proteinů označovaných jako fytotransferiny. Ty sdílejí s transferiny velmi dávného společného předka v rodině tzv. PBP proteinů (periplasmic binding proteins), od kterých se transferiny a fytotransferiny oddělily téměř před 1 miliardou let.

Ancestrální PBP proteiny nejsou schopné vázat železo, přičemž se tato schopnost u transferinů a fytotransferinů vyvinula dvakrát zcela nezávisle prostřednictvím konvergentní evoluce. Jde tedy o proteiny, které sice sdílejí dávného společného předka, ovšem zároveň jsou funkčními analogy. Právě za zmíněnou evoluční analýzou stojí čeští biologové Miroslav Oborník a Aleš Horák z Českých Budějovic.

Funkční studie ukázala, že přes velkou evoluční vzdálenost a relativně malou sekvenční podobnost obou skupin proteinů je fytotransferin v rozsivce plně nahraditelný transferinem z člověka. Zároveň prokázala negativní vztah mezi obsahem CO2 ve vzduchu a účinností fytotransferinů, a tím i schopností rozsivek a jiných mořských řas vázat efektivně železo.

Prakticky to znamená, že se zvyšujícím se obsahem CO2 v atmosféře se snižuje růstová kapacita mořských řas, pro něž je železo limitujícím prvkem, a tím i jejich schopnost vázat CO2 prostřednictvím fotosyntézy. Tak například zdvojnásobení koncentrace CO2 (na 800 p.p.m.) vedlo k poklesu absorpce labilního železa o 44%. Tento negativní vztah může mít dopad nejen na celkovou bilanci uhlíku, ale také na potravní řetězec ve světových oceánech a v konečném důsledku i na část lidské populace, která je na mořských produktech existenčně závislá.

Na titulním obrázku rozsivka Phaeodactylum tricornutum, na které byly dělány všechny experimenty.

Připravila: Daniela Procházková ve spolupráci s Odborem mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Biologické centrum AV ČR