Журнал общей биологии. T. 84, Номер 3, 2023

  1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал общей биологии
  4. T. 84, № 3, 2023

Журнал общей биологии, 2023, T. 84, № 3, стр. 163-176

Глутаматные и ГАМК-рецепторы безнервных животных (Placozoa): преадаптация к нейротрансмиссии

М. А. Никитин 1, *, С. И. Борман 2

1 Институт физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, МГУ им. М.В. Ломоносова
119992 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 40, Россия

2 Институт биологии развития им. К.К. Кольцова РАН
119334 Москва, ул. Вавилова, 26, Россия

* E-mail: nikitin.fbb@gmail.com

Поступила в редакцию 12.11.2022
После доработки 28.11.2022
Принята к публикации 06.12.2022

Полный текст (PDF)

Аннотация

Появление нервной системы является одним из важнейших событий в эволюции жизни на Земле. Детали этого события остаются малопонятными, в частности, объяснения требует большое разнообразие известных веществ-нейротрансмиттеров. Мы анализируем гомологи нейрональных рецепторов глутамата и гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) у Placozoa – животных без нервной системы, но обладающих подвижностью и поведением. Филогенетический анализ и сравнение аминокислотных остатков, ответственных за лигандную специфичность, показали, что эти рецепторы Placozoa неожиданно многочисленны, разнообразны и эволюционно динамичны и по всем этим признакам напоминают скорее обонятельные рецепторы высших животных. Наши результаты указывают, что хеморецепторная система была важным источником разнообразных рецепторов для возникающей нервной системы, а будущие аминокислоты-нейротрансмиттеры (глутамат, ГАМК, глицин) были релевантными внешними сигналами для первых животных, еще не имевших нервной системы.

Происхождение нервной системы является одним из сложнейших вопросов эволюционной биологии (Szathmáry, Smith, 1995; Layden, 2019). Его важной частью является происхождение нейротрансмиттеров. Для передачи сигналов между нейронами используются десятки разнообразных веществ: аминокислоты (глутамат, глицин, ГАМК), моноамины (серотонин, дофамин и др.), многочисленные нейропептиды и даже низкомолекулярные газы, например оксид азота NO. Сценарии эволюционного происхождения нервной системы должны включать в себя предположения о происхождении этого разнообразия и критериях, по которым те или иные вещества вошли в число нейротрансмиттеров (Sakharov, 1974; Agnati et al., 1995).

Для изучения происхождения нервной системы необходимы данные по животным с примитивными нервными системами (Cnidaria и Ctenophora) и без нервной системы вовсе (Porifera и Placozoa). Особое место занимают здесь Placozoa – подвижные животные, у которых есть поисковое, пищевое и социальное поведение при полном отсутствии нервной системы (Окштейн, 1987; Серавин, 1987; Ueda et al., 1999; Smith et al., 2015; Mayorova et al., 2018; Fortunato, Aktipis, 2019; Romanova et al., 2020). В геноме наиболее изученного вида Placozoa, Trichoplax adhaerens, обнаружены ионные каналы, которые участвуют в передаче нервных импульсов у животных, компоненты систем биосинтеза нейротрансмиттеров и транспорта везикул, а также предполагаемый нейроэндокриноподобный секреторный аппарат (Srivastava et al., 2008; Smith et al., 2014).

Для выполнения веществом функции трансмиттера необходимо наличие систем как его синтеза, так и рецепции. Чтобы возникновение этих систем было поддержано естественным отбором, они должны были выполнять какие-то функции по отдельности. То есть эволюция веществ-трансмиттеров с необходимостью должна включать в себя смену функций. Можно предположить две группы путей возникновения трансмиттеров. Во-первых, вещество-трансмиттер исходно могло быть сигналом из внешней среды, и организм сначала приобретает систему его рецепции, а потом сигнал интернализуется. Во-вторых, будущий трансмиттер исходно может иметь какие-то не сигнальные функции, например защитные. Тогда сначала возникает система его синтеза и выделения, а потом, например для координации защитной реакции, возникают рецепторы к этому веществу, и оно становится трансмиттером.

Первый сценарий (трансмиттер из внешнего сигнала) показан, например, для тироидных гормонов животных, происходящих от вторичных метаболитов водорослей (Heyland, Moroz, 2005; Heyland et al., 2005). Среди нейротрансмиттеров первый сценарий наиболее вероятен для глутамата и АТФ. Эти два вещества содержатся в больших количествах в цитоплазме почти всех клеток, их присутствие во внешней среде сообщает о повреждении и гибели клеток и может служить пищевым или болевым сигналом (Moroz et al., 2021b). Второй сценарий более вероятен для нейропептидов и оксида азота. Нейропептиды используют ту же систему посттрансляционного процессинга, что и антимикробные пептиды, антимикробная активность оксида азота также хорошо известна (Moroz et al., 2020a, 2021b).

Имеющиеся экспериментальные данные по Trichoplax показывают большую роль секретируемых пептидов в регуляции и интеграции его пищевого поведения (Senatore et al., 2017; Varoqueaux et al., 2018). В отношении аминокислот-нейротрансмиттеров данных меньше, известно только, что Trichoplax содержит миллимолярные концентрации ГАМК, глицина, D-аспартата и L-глутамата, и что глицин является хемоаттрактантом для этого животного (Romanova et al., 2020; Moroz et al., 2020b).

Глутамат и ГАМК выполняют ряд функций, кроме (нейро)трансмиттерной, как у позвоночных, так и у беспозвоночных животных. Описано их участие в других регуляторных системах млекопитающих: иммунной и эндокринной. Так, секреция ГАМК в бета-клетках поджелудочной железы происходит совместно с секрецией инсулина, что влияет на ингибирование секреции глюкагона (Bansal et al., 2011). В эпителии дыхательных путей была описана ГАМК-эргическая система, которая активируется под воздействием аллергенов и, предположительно, играет роль в механизмах развития астмы. Кроме того, глутамат выполняет функцию пищевого сигнала. Воздействуя на вкусовые рецепторы человека, глутамат вызывает вкус “умами”. Впервые эту функцию глутамата в 1908 г. описал профессор Токийского университета Кикунаэ Икэда. Глутамат, ГАМК и другие нейротрансмиттеры являются важными сигнальными молекулами у зародышей различных животных еще до появления у них первых нейронов (Бузников, 1987; Levy et al., 2021; Špirková et al., 2022).

У позвоночных животных в глутаматной передаче участвуют возбуждающие ионотропные глутаматные рецепторы (iGluR) и метаботропные (связанные с G-белками) глутаматные рецепторы (mGluR). Ионотропные рецепторы при связывании лиганда открывают в мембране клетки ионный канал, проницаемый для определенных ионов. Для ионотропных глутаматных рецепторов это Na+ и Ca2+. В ГАМК-зависимой передаче участвуют тормозные ионотропные ГАМКA-рецепторы (GABA-A), открывающие каналы для ионов Cl–, и метаботропные ГАМКB-рецепторы (GABA-B). G-белок-связанные метаботропные рецепторы в неактивном состоянии связаны с комплексом субъединиц Gα, Gβ и Gγ. При связывании лиганда рецептор меняет конформацию, субъединицы G-белка диссоциируют от рецептора и связываются с другими внутриклеточными белками, запуская дальнейшие сигнальные каскады, например аденилатциклазный. У ГАМКB-рецепторов основные пути передачи сигнала G-белком – это активация калиевых каналов внутреннего выпрямления, инактивация кальциевых каналов и аденилатциклазы (Terunuma, 2018). Различные типы метаботропных глутаматных рецепторов могут активировать фосфолипазу С, протеинкиназы MAPK, cdk5, Jun и MTOR/p70-S6, фосфатидилинозитолкиназу PI3, калиевые каналы, инактивировать кальциевые каналы и аденилатциклазу (Niswender, Conn, 2010). В восприятии глицина у позвоночных основную роль играют тормозные ионотропные глициновые рецепторы (GlyR). Кроме того, глицин является коагонистом ионотропных глутаматных рецепторов семейства NMDA. Типичные NMDA-рецепторы – это гетеротетрамеры из двух субъединиц, связывающих глутамат, и двух – глицин, и для активации они нуждаются в одновременном связывании этих двух трансмиттеров.

ГАМК, глутамат и другие аминокислоты участвуют в передаче сигналов между клетками уже у бактерий (Закатаева и др., 2006; Chevrot et al., 2006; Quillin et al., 2021). У бактерий эти аминокислоты участвуют в “чувстве кворума”, регуляции образования биопленок, состояния покоя, патогенности и множества других процессов. У цианобактерии Synechocystis был выделен и охарактеризован рецептор, сходный с ионотропными глутаматными рецепторами эукариот. Он реагирует на широкий спектр аминокислот, включая глутамат, серин, треонин, гомоцистеин и аланин, но не реагирует на аспартат (Chen et al., 1999).

Среди эукариот сигнальные функции глутамата, ГАМК и глицина лучше всего изучены у животных, растений, инфузорий и миксомицетов.

У высших растений глутамат регулирует реакцию на повреждение, рост пыльцевых трубок, ответы на стрессы и многие другие процессы. В геноме Arabidopsis найдено 20 генов ионотропных глутаматных рецепторов (iGluR), лиганд-связывающие домены некоторых из них похожи на таковые домены рецепторов к гамма-аминомасляной кислоте ГАМКВ. Показано, что агонисты и антагонисты ГАМКВ-рецепторов влияют на транспорт кальция и рост у ряски Lemna minor (Kinnersley, Lin, 2000). Совместное действие глицина и глутамата в концентрации 0.01 мМ вызывает вход кальция в клетки проростков Arabidopsis. Эти же аминокислоты по отдельности вызывают аналогичный ответ лишь в намного более высокой концентрации 1 мМ. Эффект глицина и глутамата исчезает при добавлении DNQX – блокатора всех семейств ионотропных глутаматных рецепторов животных (Dubos et al., 2003).

У инфузории Paramecium ГАМК была обнаружена иммуногистохимическими методами, а ее рецептор ГАМКА – гистохимически, флуоресцентным производным бензодиазепина; показано, что ГАМК регулирует конъюгацию этой инфузории (Delmonte Corrado et al., 2002). У нее же был обнаружен ГАМКВ-рецептор, который участвует в модуляции плаванья (Ramoino et al., 2003; Bucci et al., 2005). Выделение ГАМК у этой инфузории происходит по механизмам, близким к синаптическим: кальций-зависимый экзоцитоз, запускаемый деполяризацией мембраны, при участии мембранных белков VAMP, SNAP-25, синтаксина и везикулярного ГАМК-транспортера (Ramoino et al., 2010). Глутамат является хемоаттрактантом для этой инфузории и вызывает гиперполяризацию мембраны (Preston, Usherwood, 1988). Одновременное добавление глицина и N-метил-D-аспартата (NMDA) вызывает у нее переход к плаванию по кругу, тогда как оба эти вещества по отдельности ответа не вызывают. Эта реакция инфузорий на глицин + NMDA подавляется специфическими блокаторами NMDA-семейства глутаматных рецепторов позвоночных: ифенпродилом, D-AP5, DCKA, MK-801 и ионами цинка (Ramoino et al., 2014).

У слизевика Dictyostelium (тип Mycetozoa) ГАМК в наномолярной концентрации запускает дифференциацию спор через ГАМКВ-рецептор (Anjard, 2006). Глутамат оказался конкурентным ингибитором ГАМК – 100 нм глутамата полностью подавляют споруляцию на фоне 1 нм ГАМК.

Таким образом, глутамат, ГАМК и в какой-то степени глицин являются сигнальными молекулами в различных супергруппах эукариот – животные, растения, инфузории, слизевики. В геномах растений обнаруживаются гены, явно сходные по последовательности с генами ионотропных глутаматных рецепторов животных. Гены ионотропных глутаматных рецепторов обнаруживаются и в других группах эукариот, таких как красные, зеленые, бурые и диатомовые водоросли, динофлагелляты, воротничковые жгутиконосцы, хищный жгутиконосец Tunicaraptor (Opisthokonta) и амеба Naegleria (представитель супергруппы Excavata), что может указывать на присутствие подобных рецепторов уже у предковых эукариот (Bortoli et al., 2016; Tikhonenkov et al., 2020; Moroz et al., 2021a).

В геномах инфузорий и слизевиков поиск по последовательности не находит известных типов глутаматных и ГАМК-рецепторов, но рецепторы глутамата и ГАМК в этих группах по фармакологическим свойствам похожи на рецепторы семейств NMDA, ГАМКА и ГАМКВ животных.

На филогенетическом древе животных Placozoa являются третьей ветвью после губок и гребневиков (Ryan et al., 2013; Moroz et al., 2014; Feuda et al., 2017; Simion et al., 2017; Nielsen, 2019). Такая топология древа совместима с двумя сценариями происхождения нервной системы: 1) двукратное независимое появление у Ctenophora и Cnidaria + Bilateria и 2) однократное появление у общего предка Metazoa и последующая вторичная утрата у Placozoa и, возможно, еще у Porifera.

Возможность вторичного упрощения в эволюции Placozoa широко обсуждалась (см. обзоры Syed, Schierwater, 2002; Алешин, Петров, 2002). Основными движущими силами глубокого вторичного упрощения в эволюции животных являются паразитизм и прикрепленный образ жизни. Ни то, ни другое не относится к Placozoa – подвижным свободноживущим животным. И даже среди паразитических животных полная утрата нервной системы произошла лишь два раза – у дициемид и миксоспоридий (Feng et al., 2014; Zverkov et al., 2019). И те, и другие демонстрируют крайнюю степень морфологической редукции, будучи устроены намного проще, чем Placozoa. У чуть менее редуцированных паразитов, таких как ортонектиды или спороцисты сосальщиков, нейроны сохраняются (Podvyaznaya, Galaktionov, 2012; Slyusarev et al., 2019).

Геномные данные указывают на возможную вторичную утрату симметрии и сегментации у Placozoa в связи с миниатюризацией (гипотеза “призрачного Hox-локуса”; Ferrier, 2016), но миниатюризованные животные не утрачивают нервную систему полностью. Поэтому вторичная утрата нервной системы Placozoa выглядит менее вероятной, чем первичное ее отсутствие.

Независимо от первичности или вторичности отсутствия нервной системы у Placozoa изучение их набора рецепторов представляет большой интерес. Если у Placozoa никогда не было нервной системы, их рецепторы могут сохранять те исходные функции, которые они выполняли у древних животных до появления нервной системы, что может дать важную информацию о вхождении глутамата, ГАМК и глицина в число нейротрансмиттеров. Если нервная система у Placozoa была потеряна вторично, у нас есть шанс изучить смену функций бывших компонентов нервной системы. Поэтому мы произвели поиск, аннотацию и филогенетический анализ генов, кодирующих рецепторы глутамата, глицина и ГАМК, в геномах двух видов Placozoa: Trichoplax adhaerens и Hoilungia hongkongensis.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для поиска и аннотации генов рецепторов мы использовали последовательности геномов животных из базы данных GenBank. Для Placozoa использовали обновленную аннотацию генома T. adhaerens (https://genomevolution.org/coge/ GenomeInfo.pl?gid=31909) и аннотацию генома H. hongkongensis (https://bitbucket.org/molpalmuc/ hoilungia-genome/src/master/).

Поиск производили по гомологии последовательностей с помощью программы BLASTP (Altschul et al., 1997), используя в качестве исходного запроса последовательности всех iGluR, mGluR и ГАМКВ-рецепторов человека из базы данных SwissProt/Uniprot (https://www.uniprot.org/). Найденные таким образом последовательности рецепторов Placozoa были выравнены с последовательностями других животных при помощи сервера MAFFT Online (https://mafft.cbrc.jp/alignment/server/) (Katoh, Standley, 2013). Выравнивания были проверены вручную. Неполные последовательности, не содержащие одного из обязательных для iGluR или mGluR доменов (PBP1, PBP2 и TMD для ионотропных, PBP1 и 7tm для метаботропных), были удалены.

Филогенетические деревья были построены с помощью алгоритма Maximum Likelihood, реализованного в программе IQTREE 1.6.12 (Nguyen et al., 2015) с автоматическим выбором модели аминокислотных замен, и с помощью Байесового алгоритма в программе MrBayes 3.2.6 (Ronquist et al., 2012). Статистическая достоверность Maximum Likelihood деревьев была проверена с помощью 2000 реплик ультрабыстрого бутстрэпа (Hoang et al., 2018).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Поиск и аннотация рецепторов в геномах Placozoa

Мы анализировали генные семейства, связанные с передачей сигналов при помощи глутамата, глицина и гамма-аминомасляной кислоты. У позвоночных животных в глутаматной передаче участвуют возбуждающие ионотропные глутаматные рецепторы (iGluR) и метаботропные глутаматные рецепторы (mGluR). В ГАМК-зависимой передаче участвуют тормозные ионотропные ГАМКA-рецепторы (GABA-A) и метаботропные ГАМКB-рецепторы (GABA-B). В восприятии глицина у позвоночных основную роль играют тормозные ионотропные глициновые рецепторы (GlyR). В геноме Trichoplax обнаружены гены для большинства из этих семейств рецепторов, за исключением ГАМКA и глициновых.

Филогения и эволюция ионотропных глутаматных рецепторов

Актуальный взгляд на классификацию и эволюцию ионотропных глутаматных рецепторов представлен в обзорах (Ramos-Vicente et al., 2018, 2021; Moroz et al., 2021a). iGluR животных делятся на семейства NMDA, Epsilon, Lambda и AKDF. В свою очередь, семейство NMDA делят на классы NMDA1, NMDA2, NMDA3. В семействе AKDF выделяют четыре класса (AMPA, каинатные, Delta, Phi), соответствующих монофилетическим кладам на дереве рецепторов. Кроме того, часть рецепторов семейства AKDF, образующая на дереве несколько ветвей в основании семейства, не включается ни в один из этих классов. Далее мы будем называть эту группу рецепторов “неклассифицированные AKDF”. Экспериментально изучены в первую очередь представленные у человека и других позвоночных и важные для медицины классы NMDA, AMPA и каинатных рецепторов.

Все обнаруженные нами iGluR Trichoplax на филогенетическом дереве попадают в семейство Epsilon (присутствуют у базальных многоклеточных животных, головохордовых и немертин) и группу неклассифицированных AKDF.

У Trichoplax имеется 14 генов ионотропных глутаматных рецепторов (10 семейства Epsilon и 4 семейства AKDF). Рецепторы Trichoplax AKDF-типа делятся на две клады, одна из которых является сестринской по отношению к AKDF-рецептору губки Sycon. В то же время у представителя другого рода пластинчатых, H. hongkongensis, только пять iGluR – те же четыре AKDF и лишь один рецептор Epsilon-семейства (рис. 1). Таким образом, T. adhaerens и H. hongkongensis имеют ионотропные глутаматные рецепторы и потенциально могут реагировать на глутамат.

Рис. 1.

Байесово филогенетическое древо 117 ионотропных глутаматных рецепторов животных. Ветви рецепторов Placozoa выделены серым фоном. Байесовы постериорные вероятности ветвей обозначены цифрами около узлов дерева. Анализ продолжался 1.42 млн поколений до конвергенции марковских цепей, определенной с помощью программы Tracer. Выравнивание состояло из 2472 позиций, 1348 из них информативных.

Представители двух самых базальных ветвей животных, губки и гребневики, тоже имеют ионотропные глутаматные рецепторы. Гребневики имеют многочисленные рецепторы семейства Epsilon, обыкновенная губка Ircinia – один Epsilon-рецептор, у известковой губки Sycon и гомосклеритной Oscarella есть рецепторы AKDF-типа. У модельных видов обыкновенных губок Amphimedon queenslandica и Spongilla lacustris ионотропные глутаматные рецепторы полностью отсутствуют. Это указывает на то, что дивергенция семейств ионотропных глутаматных рецепторов произошла до дивергенции современных типов многоклеточных животных и до появления нервных систем. Распределение типов рецепторов по представителям классов губок указывает, что в эволюции губок происходила потеря генов глутаматных рецепторов.

Особо стоит обсудить происхождение рецепторов семейства NMDA. Эти рецепторы, с одной стороны, отсутствуют у всех вошедших в анализ губок, гребневиков и Placozoa, с другой стороны, их ветвь отходит от самой базальной части дерева, что указывает на глубокую древность разделения рецепторов на NMDA и все остальные – до дивергенции базальных типов Metazoa. Это можно интерпретировать либо как полную вторичную потерю NMDA-рецепторов у губок, гребневиков и Placozoa, либо как искажение их положения на дереве, например, в результате эффекта притяжения длинных ветвей.

Лигандная специфичность ионотропных глутаматных рецепторов

Несмотря на название “глутаматные”, многие рецепторы этого семейства имеют другие физиологические лиганды. Лигандная специфичность экспериментально изучена в основном для семейства NMDA и классов AMPA, каинатных и Delta, так как они играют важную роль в нервной системе млекопитающих и человека. AMPA и каинатные рецепторы высоко специфичны к глутамату. Семейства NMDA1, NMDA3 и Delta реагируют на глицин и D-серин, но не на глутамат. NMDA2 реагируют на глутамат и аспартат.

Семейство Epsilon отсутствует у позвоночных и модельных групп беспозвоночных, таких как насекомые и моллюски. Поэтому лигандная специфичность известна лишь для пяти рецепторов этого семейства – двух из ланцетника и трех из гребневиков (Alberstein et al., 2015; Ramos-Vicente et al., 2018). Три из пяти этих рецепторов специфичны к глицину, один (GluE13_Mle) – к глутамату, и, наконец, рецептор GluE7_Bla ланцетника не реагирует ни на какие проверенные аминокислоты. Изучение кристаллической структуры GluE7_Bla показало, что его лиганд-связывающий карман перекрыт объемной боковой цепью тирозина-653 (Ramos-Vicente et al., 2018), и, вероятно, этот белок больше не является ионотропным рецептором аминокислот и выполняет другие функции.

Аминокислотные остатки рецепторов, участвующие в связывании лигандов, хорошо изучены (Armstrong, Gouaux, 2000; Furukawa et al., 2005; Naur et al., 2007; Yao et al., 2008; Mayer, 2021). Тирозин или фенилаланин в позиции 450 участвует в Ван-дер-Ваальсовом взаимодействии с альфа-углеродным атомом лиганда, консервативный аргинин в позиции 485 образует ионную связь с карбоксильной группой, аспартат или глутамат в позиции 705 – ионную связь с аминогруппой лиганда (нумерация соответствует зрелой последовательности рецептора GluA2 крысы). Кроме того, водородную связь с карбоксилом образует NH‑группа 654 остатка (обычно серин или аланин), а водородные связи с аминогруппой лиганда – остатки 478 (пролин, аланин или аспартат) и 480 (серин или треонин).

Лигандная специфичность зависит главным образом от аминокислотных остатков 653, 655 и 704, контактирующих с боковой цепью аминокислоты-лиганда. У глутамат-специфичных AMPA и каинатных рецепторов в этих позициях находятся остатки G/S, T, V/I/M соответственно. Глутамат-специфичный рецептор GluE13_Mle имеет в этих позициях серин, треонин и глутамат. Рецепторы NMDA2, связывающие глутамат и аспартат, имеют в этих позициях глицин, треонин и тирозин (табл. 1).

Таблица 1.  

Выравнивание фрагментов ионотропных глутаматных рецепторов, участвующих в связывании лигандов

Примечание. Лигандная специфичность приведенных в таблице рецепторов Chordata, Arthropoda и Ctenophora установлена экспериментально. Специфичность рецепторов Placozoa предсказана нами путем сравнения последовательностей с экспериментально охарактеризованными рецепторами. Аминокислоты, связывающие аминогруппу, карбоксильную группу и альфа-углерод лиганда, выделены светло-серым фоном. Аминокислоты, связывающие боковую цепь лиганда, выделены жирным шрифтом на светло-сером фоне. Аминокислоты, резко отличающиеся от гомологичных у других рецепторов, показаны белым шрифтом на черном фоне. Аминокислота в позиции 450 взаимодействует с альфа-углеродом лиганда, в позициях 478, 480 и 705 – связывают аминогруппу, 485 и 654 – альфа-карбоксильную группу. Аминокислотные позиции 653, 655 и 704 контактируют с боковой цепью лиганда и определяют специфичность рецептора. Специфичность “неизвестный промежуточный” указана для рецепторов, лиганд-связывающие мотивы которых сочетают признаки глутаматных и глициновых рецепторов. Они потенциально могут связывать бета-аланин, таурин и ГАМК. Специфичность “неизвестный крупный” – для рецепторов, у которых в 704 позиции объемные аминокислоты (Trp, Tyr, Leu, Ile, Met) заменены на компактные (Gly, Ala, Ser), и, соответственно, лиганд-связывающий карман больше, чем у типичных глутаматных рецепторов.

У глицин-связывающих рецепторов лиганд-связывающие сайты более разнообразны. У NMDA1, NMDA3 и Delta (лиганды – глицин и D-серин) в этих позициях серин, гидрофобная аминокислота и триптофан. У глицин-связывающих рецепторов семейства Epsilon наблюдается большее разнообразие. GluE1_Bba ланцетника имеет там остатки S, P, W, что похоже на NMDA1/3, тогда как у GluE7_Mle и GluE3_Pba гребневиков присутствуют более полярные остатки: аргинин в 653 и глутамат в 704, между их боковыми цепями есть ионная связь, в 655 позиции пролин (табл. 1).

Посмотрим теперь на соответствующие аминокислотные остатки рецепторов Trichoplax. Среди его рецепторов Epsilon-семейства выделяются пять белков (GluE5, GluE7, GluE8, GluE9, GluE10) с небольшими аминокислотами (Gly, Ala, Ser) в 704 позиции. 704 остаток контролирует размер лиганд-связывающего кармана, у глициновых рецепторов там обычно триптофан, у глутаматных – алифатические аминокислоты или тирозин. Небольшие аминокислоты в этой позиции указывают на вероятность связывания молекул лигандов более крупных, чем глутамат. Более того, у белка GluE7 Trichoplax консервативный аргинин-485 заменен на неполярный лейцин, что должно нарушать связывание карбоксильных групп аминокислот, и, вероятно, его лиганды вообще не относятся к аминокислотам. Замены в этой позиции, помимо Placozoa, нами были найдены только у губок, все 63 проанализированных рецептора Bilateria имеют там аргинин. Один рецептор (GluE1) имеет мотив SAW в этих позициях, как у NMDA3-рецепторов млекопитающих (лиганды – глицин и D-серин). Два рецептора, GluE3 и GluE6, имеют мотивы SYW и SIY, более сходные с NMDA1 млекопитающих, и тоже, вероятно, могут связывать глицин и D-серин. Наконец, GluE4 имеет мотив TTW, сочетающий черты глицин-связывающх (W704) и глутамат-связывающих (T655) рецепторов, и его специфичность мы предположить не можем (табл. 1).

Из четырех AKDF-рецепторов Trichoplax один (GluAkdf1) имеет мотив SVW, как NMDA1 млекопитающих, и, вероятно, связывает глицин и D-серин. Три других имеют мотивы TLL, SVI, GTW, сочетающие черты глицин-связывающих и глутамат-связывающих белков, и их лигандная специфичность остается под вопросом.

Таким образом, из 14 ионотропных глутаматных рецепторов Trichoplax 4, предположительно, специфичны к глицину и D-серину, 5, вероятно, реагируют на какие-то лиганды большей молекулярной массы, чем глутамат, возможно даже не аминокислоты, и у 5 рецепторов лиганд-связывающие сайты имеют промежуточное строение между типичными глутаматными и глициновыми. Ни один из рецепторов Trichoplax не соответствует типичным глутаматным, ближе всего к ним рецептор GluAkdf2 с мотивом GTW.

Филогения и эволюция метаботропных глутаматных и ГАМКВ-рецепторов

Метаботропные рецепторы глутамата и ГАМК относятся к G-белок-связанным рецепторам (GPCR) класса C, характеризующимся гетеро- или гомодимерной структурой. Этот класс рецепторов также включает внеклеточные кальциевые, вомероназальные, вкусовые рецепторы сладкого и умами, рецепторы стероидов GPRC6A и несколько рецепторов с неизвестными лигандами (orphan).

Из-за значительной дивергенции последовательностей GPCR класса С мы аннотировали и анализировали ГАМКв отдельно от mGluR и родственных им рецепторов. При построении филогенетических деревьев рецепторов ГАМКв последовательности mGluR использовали в качестве внешней группы, и наоборот.

В геноме Trichoplax нами обнаружено 34 гена mGluR-подобных рецепторов, что намного больше, чем у человека (8 mGluR и 4 mGluR-подобных рецепторов) и Aplysia (2 mGluR и 8 mGluR-подобных). Большое разнообразие mGluR-подобных рецепторов также найдено у коралла Stylophora (35 генов) и известковой губки Sycon (29 генов).

Филогенетическое древо mGluR и родственных рецепторов (рис. 2) показывает большое разнообразие этих рецепторов у Placozoa. В это древо также включены рецепторы внеклеточного кальция, вкусовые (сладкого и умами) и мембранный рецептор андрогенов GPRC6A, поскольку они более сходны с mGluR, чем с GABA-B. Рецепторы Bilateria на этом древе образуют две ветви. Одна составлена метаботропными глутаматными рецепторами (mGluR), другая – рецепторами внеклеточного кальция, вкусовыми и GPRC6A. Рецепторы Trichoplax образуют четыре ветви на древе. Два рецептора Trichoplax образуют сестринскую ветвь к mGLuR моллюсков (TriadITZ_005103, 005104). Три других белка Trichoplax составляют две ветви, близкие к ветви кальций-чувствительных, вкусовых рецепторов и рецепторов GPRC6 позвоночных (TriadITZ_006745, 006746, 009440). 29 iGluR-подобных рецепторов Trichoplax образуют свою собственную кладу, более отдаленно связанную с кальций-чувствительными, вкусовыми и GPRC6 рецепторами Bilateria.

Рис. 2.

Филогенетическое древо 189 метаботропных глутаматных рецепторов (mGluRs) животных. Древо построено методом максимального правдоподобия (Maximum Likelihood). Ветви рецепторов Placozoa выделены серым фоном. Ветви многочисленных рецепторов одного и того же организма схлопнуты в треугольники. Схлопнутые ветви рецепторов Placozoa показаны в развернутом виде в правой части рисунка. Выравнивание состояло из 4306 позиций, 1574 из них информативных.

Также у Trichoplax и ряда других видов обнаружено большое количество рецепторов ГАМКВ. У Trichoplax их 37, у Stylophora (Anthozoa) – 18, Amphimedon (Porifera) – 21, Saccoglossus (Hemichordata) – 28. Это резко отличает их от позвоночных, моллюсков и членистоногих, которые имеют не более четырех рецепторов этого семейства. На филогенетическом древе рецепторов ГАМКВ (рис. 3) рецепторы Trichoplax, Porifera и Cnidaria образуют множество ветвей, перемешанных друг с другом и с рецепторами полухордового Saccoglossus.

Рис. 3.

Филогенетическое древо 190 метаботропных ГАМКВ-рецепторов животных. Дерево построено методом максимального правдоподобия (Maximum Likelihood). Ветви рецепторов Placozoa выделены серым фоном. Ветви многочисленных рецепторов одного и того же организма схлопнуты в треугольники. Схлопнутые ветви рецепторов Placozoa показаны в развернутом виде в правой части рисунка. Выравнивание состояло из 6303 позиций, 1700 из них информативных.

Примечательно, что клада рецепторов Placozoa и Cnidaria является сестринской к рецепторам ГАМКВ Bilateria. Общая топология древа с несколькими кладами рецепторов Placozoa и Cnidaria предполагает, что диверсификация семейства рецепторов ГАМКВ началась на самых ранних стадиях эволюции животных, и Bilateria (кроме Saccoglossus) потеряли большую часть этого древнего разнообразия.

Микроэволюция глутаматных и ГАМКВ-рецепторов у Placozoa

Мы провели филогенетический анализ ионотропных и метаботропных рецепторов, используя последовательности двух относительно близких видов Placozoa – Trichoplax adhaerens и Hoilungia hongkongensis. Это позволило нам выявить события дупликаций и делеций генов, произошедшие после расхождения этих видов.

H. hongkongensis отличается от T. adhaerens меньшим количеством генов ионотропных глутаматных рецепторов (5 вместо 14) и большим – метаботропных глутаматных и ГАМКВ-рецепторов (43 и 49 вместо 34 и 37 соответственно). Среди ионотропных рецепторов отличия касаются только семейства Epsilon. Trichoplax имеет 10 этих рецепторов, Hoilungia – лишь один. На древе Epsilon-рецептор Hoilungia является сестринским к белку Trichoplax GluE1, дивергенция остальных Epsilon-рецепторов Trichoplax произошла ближе к корню древа. Это означает потерю Hoilungia разнообразия рецепторов, которое было у ее общего предка с Trichoplax. Набор AKDF-рецепторов Hoilungia и Trichoplax идентичен, оба вида имеют по четыре рецептора, которые на древе объединяются в пары ортологов.

На филогенетических деревьях метаботропных рецепторов (рис. 2 и 3) видно 24 пары ортологичных рецепторов mGluR Trichoplax и Hoilungia и 29 пар GABA-B рецепторов. Соответственно, чтобы объяснить количество этих рецепторов у современных Placozoa, после расхождения Trichoplax и Hoilungia должны были произойти не менее 19 дупликаций и делеций генов mGluR и не менее 28 – генов GABA-B рецепторов.

Таким образом, во всех трех семействах рецепторов у Placozoa происходят многочисленные дупликации и/или делеции генов, причем в эволюции р. Hoilungia преобладала потеря ионотропных и дупликация метаботропных рецепторов.

ОБСУЖДЕНИЕ

Мы обнаружили у Placozoa большое разнообразие рецепторов iGluR, mGluR и GABA-B. Количество iGluR Trichoplax (14) сопоставимо с таковым у животных с нервной системой (17 у человека), а количество метаботропных рецепторов mGluR и GABA-B даже выше, чем у большинства Bilateria.

Сравнение аминокислот, участвующих в связывании лигандов, указывает на большое разнообразие лигандной специфичности iGluR Trichoplax. Среди них пять рецепторов имеют детерминанты лигандной специфичности, промежуточные между типичными глутаматными и глициновыми, а еще пять, предположительно, связывают более крупные молекулы, чем глутамат. Следовательно, функции iGluR Placozoa не могут ограничиваться глутаматной и глициновой передачей, они также участвуют в восприятии других веществ, причем скорее из внешней среды. На это указывает и почти полная (9 из 10) потеря Epsilon iGluR у Hoilungia. Из нашего опыта культивирования этого рода известно, что у Hoilungia есть те же основные формы поискового, пищевого и социального поведения, что и у Trichoplax, следовательно, потерянные iGluR не играли важной роли в этих программах поведения.

Какие молекулы потенциально могут связывать iGluR с “промежуточными” лиганд-связывающими сайтами? Это могут быть, например, аминокислоты, промежуточные по строению между глицином и глутаматом: ГАМК, бета-аланин и таурин. Трансмиттерные функции ГАМК у различных животных хорошо известны. Бета-аланин связывается с ГАМКА, NMDA и ионотропными глициновыми рецепторами млекопитающих и играет роль нейромодулятора (Tiedje et al., 2010). Таурин у млекопитающих тоже связывается с ГАМКА и глициновыми рецепторами и работает нейромодулятором, нейропротектором и регулятором развития нейронов (Wu, Prentice, 2010). У кишечнополостных таурин и бета-аланин накапливаются в синаптических пузырьках, выделяются нейронами в ответ на электрическую стимуляцию и вызывают потенциалы действия постсинаптических мембран, т.е. являются настоящими нейротрансмиттерами (Anderson, Trapido-Rosenthal, 2009). Поэтому вероятно, что рецепторы бета-аланина и таурина могут присутствовать и у безнервных животных, таких как Placozoa.

Гены рецепторов iGluR, mGluR и ГАМКВ Placozoa неожиданно склонны к дупликациям и делециям. Со времени расхождения Trichoplax и Hoilungia произошло около 0.6 делеций и/или дупликаций на ген. Время расхождения Trichoplax и Hoilungia оценивается в 20–50 млн лет назад (Eitel et al., 2018). Для сравнения, человек и мышь имеют идентичные наборы генов глутаматных рецепторов, несмотря на 100 млн лет независимой эволюции. Drosophila melanogaster, D. pseudoobscura и D. virilis тоже имеют одни и те же глутаматные рецепторы, хотя разошлись около 50 млн лет назад (Nozawa, Nei, 2007). Рецепторы Placozoa по эволюционной динамичности сходны с обонятельными рецепторами Bilateria. Так, у далеких видов Drosophila за 50 млн лет произошло 0.2 дупликаций и делеций на ген обонятельных рецепторов, у различных отрядов млекопитающих – 0.5–0.7 дупликаций и делеций на ген за 100 млн лет (Nozawa, Nei, 2007; Niimura et al., 2014). Эволюционная динамичность характерна для генных семейств, участвующих во взаимодействии с переменными факторами внешней среды – обонятельных рецепторов, белков иммунной системы, ферментов детоксикации и белков, участвующих во взаимодействии сперматозоида и яйцеклетки (Aagaard et al., 2006; Konorov et al., 2017; Vicens et al., 2017). Поэтому можно ожидать, что большинство mGluR-подобных и ГАМКВ-подобных рецепторов Placozoa участвуют в хеморецепции внешних стимулов. Даже у млекопитающих часть GPCR класса С сохраняют эту функцию как вкусовые (TASR) и вомероназальные рецепторы. Однако у Placozoa есть ортологи ГАМКВ-рецепторов позвоночных и mGluR Aplysia, которые являются первыми кандидатами на восприятие эндогенных ГАМК и глутамата.

Список литературы

  1. Алешин В.В., Петров Н.Б., 2002. Молекулярные свидетельства регресса в эволюции Metazoa // Журн. общ. биологии. Т. 63. № 3. С. 195–208.

  2. Бузников Г.А., 1987. Нейротрансмиттеры в эмбриогенезе. М.: Наука. 232 с.

  3. Закатаева Н.П., Кутукова Е.А., Гронский С.В., Трошин П.В., Лившиц В.А., Алёшин В.В., 2006. Экспорт метаболитов белками семейств DMT и RhtB и их возможная роль в межклеточной коммуникации // Микробиология. Т. 75. № 4. С. 509–520.

  4. Окштейн И.Л., 1987. К биологии Trichoplax sp. (Placozoa) // Зоол. журн. Т. 66. № 3. С. 325–338.

  5. Серавин Л.Н., 1987. Особенности ориентировки беспозвоночных в трехмерном пространстве // Зоол. журн. Т. 66. № 9. С. 1285–1292.

  6. Aagaard J., Yi X., Maccoss M., Swanson W., 2006. Rapidly evolving zona pellucida domain proteins are a major component of the vitelline envelope of abalone eggs // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 103. P. 17302–17307.

  7. Agnati L.F., Bjelke B., Fuxe K., 1995. Volume versus wiring transmission in the brain: A new theoretical frame for neuropsychopharmacology // Med. Res. Rev. V. 15. № 1. P. 33–45.

  8. Alberstein R., Grey R., Zimmet A., Simmons D.K., Mayer M.L., 2015. Glycine activated ion channel subunits encoded by ctenophore glutamate receptor genes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 112. № 44. P. 6048–6057.

  9. Altschul S.F., Madden T.L., Schäffer A.A., Zhang J., Zhang Z. et al., 1997. Gapped BLAST and PSI-BLAST: A new generation of protein database search programs // Nucleic Acids Res. V. 25. № 17. P. 3389–3402.

  10. Anderson P.A.V., Trapido-Rosenthal H.G., 2009. Physiological and chemical analysis of neurotransmitter candidates at a fast excitatory synapse in the jellyfish Cyanea capillata (Cnidaria, Scyphozoa) // Invert. Neurosci. V. 9. № 3. P. 167–173.

  11. Anjard C., 2006. GABA induces terminal differentiation of Dictyostelium through a GABAB receptor // Development. V. 133. № 11. P. 2253–2261.

  12. Armstrong N., Gouaux E., 2000. Mechanisms for activation and antagonism of an AMPA-sensitive glutamate receptor: Crystal structures of the GluR2 ligand binding core // Neuron. V. 28. № 1. P. 165–181.

  13. Bansal P., Wang S., Liu S., Xiang Y.-Y., Lu W.-Y., Wang Q., 2011. GABA Coordinates with insulin in regulating secretory function in pancreatic INS-1 β-cells // PLoS One. V. 6. № 10. Art. e26225. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0026225

  14. Bortoli S., de, Teardo E., Szabò I., Morosinotto T., Alboresi A., 2016. Evolutionary insight into the ionotropic glutamate receptor superfamily of photosynthetic organisms // Biophys. Chem. V. 218. P. 14–26.

  15. Bucci G., Ramoino P., Diaspro A., Usai C., 2005. A role for GABAA receptors in the modulation of Paramecium swimming behavior // Neurosci. Lett. V. 386. № 3. P. 179–183.

  16. Chen G.Q., Cui C., Mayer M.L., Gouaux E., 1999. Functional characterization of a potassium-selective prokaryotic glutamate receptor // Nature. V. 402. № 6763. P. 817–821.

  17. Chevrot R., Rosen R., Haudecoeur E., Cirou A., Shelp B.J. et al., 2006. GABA controls the level of quorum-sensing signal in Agrobacterium tumefaciens // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 103. № 19. P. 7460–7464.

  18. Delmonte Corrado M.U., Ognibene M., Trielli F., Politi H., Passalacqua M., Falugi C., 2002. Detection of molecules related to the GABAergic system in a single-cell eukaryote, Paramecium primaurelia // Neurosci. Lett. V. 329. № 1. P. 65–68.

  19. Dubos C., Huggins D., Grant G.H., Knight M.R., Campbell M.M., 2003. A role for glycine in the gating of plant NMDA-like receptors // Plant J. V. 35. № 6. P. 800–810.

  20. Eitel M., Francis W.R., Varoqueaux F., Daraspe J., Osigus H.-J. et al., 2018. Comparative genomics and the nature of placozoan species // PLoS Biol. V. 16. № 7. Art. e2005359. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2005359

  21. Feng J.-M., Xiong J., Zhang J.-Y., Yang Y.-L., Yao B. et al., 2014. New phylogenomic and comparative analyses provide corroborating evidence that Myxozoa is Cnidaria // Mol. Phylogenet. Evol. V. 81. P. 10–18.

  22. Ferrier D.E.K., 2016. The origin of the Hox/ParaHox genes, the Ghost Locus hypothesis and the complexity of the first animal // Brief. Funct. Genomics. V. 15. № 5. P. 333–341.

  23. Feuda R., Dohrmann M., Pett W., Philippe H., Rota-Stabelli O. et al., 2017. Improved modeling of compositional heterogeneity supports sponges as sister to all other animals // Curr. Biol. V. 27. № 24. P. 3864–3870.e4.

  24. Fortunato A., Aktipis A., 2019. Social feeding behavior of Trichoplax adhaerens // Front. Ecol. Evol. V. 7. Art. 19. https://doi.org/10.3389/fevo.2019.00019

  25. Furukawa H., Singh S.K., Mancusso R., Gouaux E., 2005. Subunit arrangement and function in NMDA receptors // Nature. V. 438. № 7065. P. 185–192.

  26. Heyland A., Moroz L.L., 2005. Cross-kingdom hormonal signaling: an insight from thyroid hormone functions in marine larvae // J. Exp. Biol. V. 208. № 23. P. 4355–4361.

  27. Heyland A., Hodin J., Reitzel A.M., 2005. Hormone signaling in evolution and development: A non-model system approach // Bioessays. V. 27. № 1. P. 64–75.

  28. Hoang D.T., Chernomor O., Haeseler A., von, Minh B.Q., Vinh L.S., 2018. UFBoot2: Improving the ultrafast bootstrap approximation // Mol. Biol. Evol. V. 35. № 2. P. 518–522.

  29. Katoh K., Standley D.M., 2013. MAFFT multiple sequence alignment software version 7: Improvements in performance and usability // Mol. Biol. Evol. V. 30. № 4. P. 772–780.

  30. Kinnersley A.M., Lin F., 2000. Receptor modifiers indicate that 4-aminobutyric acid (GABA) is a potential modulator of ion transport in plants // Plant Growth Regulation. V. 32. № 1. P. 65–76.

  31. Konorov E.A., Nikitin M.A., Mikhailov K.V., Lysenkov S.N., Belenky M. et al., 2017. Genomic exaptation enables Lasius niger adaptation to urban environments // BMC Evol. Biol. V. 17. Art. 39. https://doi.org/10.1186/s12862-016-0867-x

  32. Layden M.J., 2019. Origin and evolution of nervous systems // Old Questions and Young Approaches to Animal Evolution Fascinating Life Sciences / Eds Martín-Durán J.M., Vellutini B.C. Cham: Springer International Publishing. P. 151–171.

  33. Levy S., Brekhman V., Bakhman A., Malik A., Sebé-Pedrós A. et al., 2021. Ectopic activation of GABA B receptors inhibits neurogenesis and metamorphosis in the cnidarian Nematostella vectensis // Nat. Ecol. Evol. V. 5. № 1. P. 111–121.

  34. Mayer M.L., 2021. Structural biology of kainate receptors // Neuropharmacology. V. 190. Art. 108511. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2021.108511

  35. Mayorova T.D., Smith C.L., Hammar K., Winters C.A., Pivo-varova N.B. et al., 2018. Cells containing aragonite crystals mediate responses to gravity in Trichoplax adhaerens (Placozoa), an animal lacking neurons and synapses // PLoS One. V. 13. № 1. Art. e0190905. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0190905

  36. Moroz L.L., Kocot K.M., Citarella M.R., Dosung S., Norekian T.P. et al., 2014. The ctenophore genome and the evolutionary origins of neural systems // Nature. V. 510. P. 110–114.

  37. Moroz L.L., Nikitin M.A., Poličar P.G., Kohn A.B., Romanova D.Y., 2021a. Evolution of glutamatergic signaling and synapses // Neuropharmacology. V. 199. Art. 108740. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2021.108740

  38. Moroz L.L., Romanova D.Y., Kohn A.B., 2021b. Neural versus alternative integrative systems: molecular insights into origins of neurotransmitters // Phil. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. V. 376. № 1821. Art. 20190762. https://doi.org/10.1098/rstb.2019.0762

  39. Moroz L.L., Romanova D.Y., Nikitin M.A., Sohn D., Kohn A.B. et al., 2020a. The diversification and lineage-specific expansion of nitric oxide signaling in Placozoa: Insights in the evolution of gaseous transmission // Sci. Rep. V. 10. № 1. Art. 13020. https://doi.org/10.1038/s41598-020-69851-w

  40. Moroz L.L., Sohn D., Romanova D.Y., Kohn A.B., 2020b. Microchemical identification of enantiomers in early-branching animals: Lineage-specific diversification in the usage of D-glutamate and D-aspartate // Biochem. Biophys. Res. Commun. V. 527. № 4. P. 947–952.

  41. Naur P., Hansen K.B., Kristensen A.S., Dravid S.M., Pickering D.S. et al., 2007. Ionotropic glutamate-like receptor δ2 binds d-serine and glycine // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 104. № 35. P. 14116–14121.

  42. Nguyen L.-T., Schmidt H.A., Haeseler A., von, Minh B.Q., 2015. IQ-TREE: A fast and effective stochastic algorithm for estimating maximum-likelihood phylogenies // Mol. Biol. Evol. V. 32. № 1. P. 268–274.

  43. Nielsen C., 2019. Early animal evolution: A morphologist’s view // R. Soc. Open Sci. V. 6. № 7. Art. 190638. https://doi.org/10.1098/rsos.190638

  44. Niimura Y., Matsui A., Touhara K., 2014. Extreme expansion of the olfactory receptor gene repertoire in African elephants and evolutionary dynamics of orthologous gene groups in 13 placental mammals // Genome Res. V. 24. № 9. P. 1485–1496.

  45. Niswender C.M., Conn P.J., 2010. Metabotropic glutamate receptors: Physiology, pharmacology, and disease // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. V. 50. P. 295–322.

  46. Nozawa M., Nei M., 2007. Evolutionary dynamics of olfactory receptor genes in Drosophila species // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. V. 104. № 17. P. 7122–7127.

  47. Podvyaznaya I.M., Galaktionov K.V., 2012. Morpho-functional specialization of the branching sporocyst of Prosorhynchoides borealis Bartoli, Gibson & Bray, 2006 (Digenea, Bucephalidae) // J. Helminthol. V. 86. № 2. P. 173–184.

  48. Preston R.R., Usherwood P.N.R., 1988. L-Glutamate-induced membrane hyperpolarization and behavioural responses in Paramecium tetraurelia // J. Comp. Physiol. V. 164. № 1. P. 75–82.

  49. Quillin S.J., Tran P., Prindle A., 2021. Potential roles for gamma-aminobutyric acid signaling in bacterial communities // Bioelectricity. V. 3. № 2. P. 120–125.

  50. Ramoino P., Candiani S., Pittaluga A.M., Usai C., Gallus L., et al., 2014. Pharmacological characterization of NMDA-like receptors in the single-celled organism Paramecium primaurelia // J. Exp. Biol. V. 217. № 3. P. 463–471.

  51. Ramoino P., Fronte P., Beltrame F., Diaspro A., Fato M. et al., 2003. Swimming behavior regulation by GABAB receptors in Paramecium // Exp. Cell Res. V. 291. № 2. P. 398–405.

  52. Ramoino P., Milanese M., Candiani S., Diaspro A., Fato M. et al., 2010. γ-Amino butyric acid (GABA) release in the ciliated protozoon Paramecium occurs by neuronal-like exocytosis // J. Exp. Biol. V. 213. № 8. P. 1251–1258.

  53. Ramos-Vicente D., Grant S.G.N., Bayés À., 2021. Metazoan evolution and diversity of glutamate receptors and their auxiliary subunits // Neuropharmacology. V. 195. Art. 108640. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2021.108640

  54. Ramos-Vicente D., Ji J., Gratacòs-Batlle E., Gou G., Reig-Viader R. et al., 2018. Metazoan evolution of glutamate receptors reveals unreported phylogenetic groups and divergent lineage-specific events // eLife. V. 7. Art. e35774. https://doi.org/10.7554/eLife.35774

  55. Romanova D.Y., Heyland A., Sohn D., Kohn A.B., Fasshauer D. et al., 2020. Glycine as a signaling molecule and chemoattractant in Trichoplax (Placozoa): Insights into the early evolution of neurotransmitters // NeuroReport. V. 31. № 6. P. 490–497.

  56. Ronquist F., Teslenko M., Mark P., van der, Ayres D.L., Darling A. et al., 2012. MrBayes 3.2: Efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space // Syst. Biol. V. 61. № 3. P. 539–542.

  57. Ryan J.F., Pang K., Schnitzler C.E., Nguyen A.-D., Moreland R.T. et al., 2013. The genome of the Ctenophore Mnemiopsis leidyi and its implications for cell type evolution // Science. V. 342. № 6164. Art. 1242592. https://doi.org/10.1126/science.1242592

  58. Sakharov D.A., 1974. Evolutionary aspects of transmitter heterogeneity // Neurovegetative Transmission Mechanisms / Eds Csillik B., Kappers J.A. Vienna: Springer. P. 43–59.

  59. Senatore A., Reese T.S., Smith C.L., 2017. Neuropeptidergic integration of behavior in Trichoplax adhaerens, an animal without synapses // J. Exp. Biol. V. 220. № 18. P. 3381–3390.

  60. Simion P., Philippe H., Baurain D., Jager M., Richter D.J., et al., 2017. A large and consistent phylogenomic dataset supports sponges as the sister group to all other animals // Curr. Biol. V. 27. № 7. P. 958–967.

  61. Slyusarev G.S., Nesterenko M.A., Starunov V.V., 2019. The structure of the muscular and nervous systems of the male Intoshia linei (Orthonectida) // Acta Zool. V. 100. № 4. P. 451–458.

  62. Smith C.L., Pivovarova N., Reese T.S., 2015. Coordinated feeding behavior in Trichoplax, an animal without synapses // PLoS One. V. 10. № 9. Art. e0136098. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0136098

  63. Smith C.L., Varoqueaux F., Kittelmann M., Azzam R.N., Cooper B. et al., 2014. Novel cell types, neurosecretory cells, and body plan of the early-diverging metazoan Trichoplax adhaerens // Curr. Biol. V. 24. № 14. P. 1565–1572.

  64. Špirková A., Kovaříková V., Šefčíková Z., Pisko J., Kšiňanová M. et al., 2022. Glutamate can act as a signaling molecule in mouse preimplantation embryos // Biol. Reprod. V. 107. № 4. P. 916–927.

  65. Srivastava M., Begovic E., Chapman J., Putnam N.H., Hellsten U. et al., 2008. The Trichoplax genome and the nature of placozoans // Nature. V. 454. № 7207. P. 955–960.

  66. Syed T., Schierwater B., 2002. Trichoplax adhaerens: Discovered as a missing link, forgotten as a hydrozoan, re-discovered as a key to metazoan evolution // Vie Milieu. V. 52. P. 177–187.

  67. Szathmáry E., Smith J.M., 1995. The major evolutionary transitions // Nature. V. 374. № 6519. P. 227–232.

  68. Terunuma M., 2018. Diversity of structure and function of GABAB receptors: A complexity of GABAB-mediated signaling // Proc. Jpn. Acad. Ser. B. Phys. Biol. Sci. V. 94. № 10. P. 390–411.

  69. Tiedje K.E., Stevens K., Barnes S., Weaver D.F., 2010. Beta-alanine as a small molecule neurotransmitter // Neurochem. Int. V. 57. № 3. P. 177–188.

  70. Tikhonenkov D.V., Mikhailov K.V., Hehenberger E., Karpov S.A., Prokina K.I. et al., 2020. New lineage of microbial predators adds complexity to reconstructing the evolutionary origin of animals // Curr. Biol. V. 30. № 22. P. 4500–4509.

  71. Ueda T., Koya S., Maruyama Y.K., 1999. Dynamic patterns in the locomotion and feeding behaviors by the placozoan Trichoplax adhaerence // Biosystems. V. 54. № 1. P. 65–70.

  72. Varoqueaux F., Williams E.A., Grandemange S., Truscello L., Kamm K. et al., 2018. High cell diversity and complex peptidergic signaling underlie placozoan behavior // Curr. Biol. V. 28. № 21. P. 3495–3501.e2.

  73. Vicens A., Borziak K., Karr T.L., Roldan E.R.S., Dorus S., 2017. Comparative sperm proteomics in mouse species with divergent mating systems // Mol. Biol. Evol. V. 34. № 6. P. 1403–1416.

  74. Wu J.-Y., Prentice H., 2010. Role of taurine in the central nervous system // J. Biomed. Sci. V. 17. Suppl 1. https://doi.org/10.1186/1423-0127-17-S1-S1

  75. Yao Y., Harrison C.B., Freddolino P.L., Schulten K., Mayer M.L., 2008. Molecular mechanism of ligand recognition by NR3 subtype glutamate receptors // EMBO J. V. 27. № 15. P. 2158–2170.

  76. Zverkov O.A., Mikhailov K.V., Isaev S.V., Rusin L.Y., Popova O.V. et al., 2019. Dicyemida and Orthonectida: Two stories of body plan simplification // Front. Genet. V. 10. Art. 443. https://doi.org/10.3389/fgene.2019.00443

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Журнал общей биологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал