真核细胞器动态调控关键蛋白 Arf 家族 GTP 酶的阿斯加德古菌起源探秘

为探究真核生物进化以及 Arf 家族 GTP 酶起源问题，研究人员开展了相关研究。结果发现阿斯加德古菌（Asgardarchaeota）中广泛存在的 ArfRs 与真核生物 Arf 家族蛋白同源，表明 Arf 家族 GTP 酶起源于真核生物的古菌祖先，有助于理解内膜系统进化。

　　真核生物的进化是生命史上的关键事件。与真核生物关系最近的原核生物谱系 —— 阿斯加德古菌（Asgardarchaeota），能编码此前仅在真核生物中发现的蛋白质，这为研究真核生物的古菌祖先提供了线索。真核细胞的特点是具有内膜细胞器，而 Arf 家族鸟苷三磷酸酶（GTP 酶）在激活后通过招募效应蛋白到膜上，来调节细胞器动态变化。Arf 家族在真核生物中普遍存在，但其起源一直成谜。
此次研究发现了一组原核生物的 GTP 酶 ——ArfRs，它们广泛存在于阿斯加德古菌中。系统发育分析显示，真核生物的 Arf 家族蛋白起源于 ArfRs。在酵母中表达具有代表性的阿斯加德古菌 ArfR 蛋白，并结合 X 射线晶体学研究发现，ArfR GTP 酶具备膜结合机制以及 Arf 家族蛋白特有的结构特征。研究结果表明，Arf 家族 GTP 酶起源于真核生物的古菌祖先，这与内膜系统在真核生物起源早期就开始进化的观点相符。