1766149300
2025-12-19 12:44:00
此外，通过评估领鞭毛虫 GPCR 在其他真核生物中的保守性，我们发现了后生动物中的 GPCR 家族，据我们所知，这些家族以前在该进化枝中从未报道过。其中包括 Hi-GOLD、GPRch3 和 GPCR TKL/K。此外，我们发现五个 GPCR 家族——RSF、Hi-GOLD、GPRch3、GPR157 和 GPRch1——在不同的真核生物中是保守的，从而扩展了在真核树根部推断的 GPCR 库。来自门多萨等人，2014）。未来非后生动物测序的增加可能会进一步扩大后生动物和其他真核生物祖细胞中存在的 GPCR 的推断多样性。
领鞭毛虫中谷氨酸受体、视紫红质和 aGPCR 的鉴定，这三个 GPCR 家族在后生动物中具有相对较好的特征亚家族（弗雷德里克森等人，2003; 平等人，2003; 比亚纳多蒂尔等人，2004; 春等人，2012; 肖尔茨等人，2019; 弗莱伊等人，2020; 维特莱克等人，2021），引导我们研究这些亚科在领鞭毛虫及其近亲中是否保守。基于对 7TM 结构域的分析，我们发现了 CRM 中后生动物谷氨酸受体主要亚科的亲属（图3B）。相比之下，在后生动物中报道的大多数 aGPCR 亚家族在 CRM 中没有明显的直系同源物，这表明后生动物和 CRM aGPCR 独立多样化。图5）。 ADGRV 系列是一个例外（韦斯顿等人，2004; 哈曼等人，2015; 库苏鲁里等人，2021），在领鞭毛虫和丝鞭毛虫中发现了明确的直系同源物（本研究和 克里希南等人，2012; 佩尼亚等人，2016）。
尽管视紫红质是后生动物中最丰富的 GPCR，但我们在 CRM 中仅发现了三种类似后生动物的视紫红质：两种在领鞭毛虫中，一种在鱼孢子虫中。此外，我们还从多种真菌和变形虫中发现了类视紫红质 GPCR（补充文件9），证实了先前研究的结果（克里希南等人，2012; 来自门多萨等人，2014）。序列比较和结构预测表明，这两种领鞭毛虫视紫红质与后生动物视蛋白（视紫红质亚家族）最相似。弗雷德里克森等人，2003; 迈克尔等人，2016）。视蛋白是支持视觉的光检测受体，仅在后生动物中被描述过。费达等人，2012; 弗莱明等人，2020; 黄等人，2022; 哈根等人，2023; 阿莱奥蒂等人，2025）。与后生动物视蛋白不同，这两种领鞭毛虫视紫红质缺乏光感应所必需的经典残基，包括高度保守的赖氨酸 K296，它介导与发色团视网膜的结合。戴维斯等人，2010; 汉金斯等人，2014; 永田和井上，2021）。因此，虽然视紫红质在形式上可能存在于茎领鞭毛虫中，但在大多数现代领鞭毛虫谱系中消失了，但无论是水平基因转移还是在共同祖先中的趋同进化。 大斑沙门藻 和 S.婆婆 对于它们在这些物种中的存在同样是合理的解释。由于家族内序列进化的速度很快以及由此导致的系统发育信号的丢失，区分这些替代的进化场景具有挑战性。我们自己对非后生动物中视紫红质进化的初步研究尚无定论。因此，CRM 视紫红质的来源和功能的模糊性目前掩盖了后生动物视紫红质和视蛋白的祖先。
领鞭毛虫、其他 CRM、后生动物和其他真核 GPCR 的 N 端和 C 端蛋白结构域揭示了 GPCR 家族之间不均匀的进化保守性。例如，我们发现GPCR PIPK家族的C端PIPK结构域、GPR155的N端转运蛋白结构域和C端DEP结构域以及GOST GPCR的N端GOLD结构域在CRM、后生动物和其他真核生物中普遍保守。相反，通过 7TM 聚类鉴定的非后生动物谷氨酸受体中不存在后生动物谷氨酸受体 N 端蛋白结构域的典型关联。此外，我们观察到，来自filastereans和holomycotans的谷氨酸受体的N末端似乎比后生动物谷氨酸受体具有更大的蛋白质结构域多样性，这表明后生动物谷氨酸受体的结构受到功能限制。这可能对非后生动物谷氨酸受体可能识别的配体及其潜在的激活机制都有影响。胡等人，2000; 江等，2004; 朗达德等人，2006; 莱维茨等人，2016; 弗莱伊等人，2020; 拉布特等人，2023）。
尽管 HRM-GAIN-7TM 模块具有保守性，但其功能目前尚不清楚（志摩等人，2004; 木村等人，2006; 车辆等，2012; 普罗梅尔等人，2012; 车辆和莱昂，2019）。有趣的是，HRM 结构域结合促胰液素 GPCR 家族中的肽激素和神经肽（拉格斯特罗姆和希厄斯，2008; 帕尔等人，2012; 赵等人，2023）。 CRM 中含有 HRM 的 aGPCR 的存在可能表明基于肽的内分泌信号传导的前后生动物起源。最近的发现证实了这一点，即海绵和领鞭毛虫表达类似于后生动物神经肽和肽激素的序列。斯蒂芬等人，2021; 亚内斯-格拉等人，2022; 林等人，2024）。
最后，领鞭毛虫和后生动物 aGPCR 中蛋白质结构域的多样性表明，aGPCR 的进化是由广泛的结构域改组形成的。吉尔伯特，1978; 帕蒂，1999; 史密瑟斯等人，2019; 帕西，2021）。虽然一些离散的蛋白质结构域关联（GAIN/7TM 和 HRM/GAIN/TM），或者在极少数情况下，大部分受体序列（ADGRV/亚家族 VIII）幸存下来，可能是在选择下，但新的蛋白质结构域结构出现了，可能是通过基因复制和结构域改组的组合。 NTF 结构域的多样化可能有助于识别多种配体（例如蛋白聚糖和蛋白质）。
更好地了解领鞭毛虫和其他 CRM 中表达的 GPCR 是了解这些生物体中线索感知的第一步。虽然已知环境刺激在控制领鞭毛虫生命史转变方面发挥着重要作用，但所涉及的受体尚未被表征。Dayel 等人，2011; 阿加多等人，2012; 莱文和金，2013; 沃兹尼察等人，2017; 罗斯罗彻和布鲁内特，2023）。我们预计，后生动物姐妹群中 GPCR 库的鉴定将为领鞭毛虫受体超家族的功能表征开辟道路，这可能会阐明后生动物中关键信号通路的起源和祖先功能。
#后生动物现存近亲中 #蛋白偶联受体的多样性和进化