Введение

Вителлогенин (VTG или, реже, VG) (от латинского vitellus — желток и genero — я создаю) — предшественник желтка яйца, который транспортирует белок и некоторые липиды из печени через кровь к растущим ооцитам, где становится частью желтка. Обычно он обнаруживается только в крови или гемолимфе самок, поэтому может использоваться в качестве биомаркера воздействия на позвоночных окружающей среды, содержащей эстрогены, которые стимулируют повышение его уровня как у самцов, так и у самок. Термин "вителлогенин" является синонимом гена и кодируемого им белка. Белковый продукт классифицируется как гликолипопротеин, сочетающий свойства сахара, жира и белка. Он принадлежит к семейству липидотранспортных белков. Вителлогенин — предшественник желтка яйца, встречающийся у самок почти всех яйцекладущих видов, включая рыб, земноводных, рептилий, птиц, большинство беспозвоночных и однопроходных. Вителлогенин является предшественником липопротеинов и фосфопротеинов, составляющих основную часть белкового содержания желтка. В присутствии эстрогенных эндокринных дизрапторов (ЭДД) самцы рыб могут экспрессировать этот ген в зависимости от дозы. Экспрессия этого гена у самцов рыб может служить молекулярным маркером воздействия эстрогенных ЭДД.

Функция

Вителлогенин обеспечивает основной белок яичного желтка, служащий источником питательных веществ на ранних стадиях развития яйцекладущих (овипарных) позвоночных и беспозвоночных. Хотя вителлогенин также транспортирует некоторое количество липидов для отложения в желток, основным механизмом отложения липидов желтка являются VLDL, по крайней мере, у птиц и рептилий. Прекурсоры вителлогенина – это полидоменные аполипопротеины (белки, связывающиеся с липидами для образования липопротеинов), которые расщепляются на отдельные белки желтка. Существуют различные вителлогенины, состоящие из разных комбинаций компонентов белков желтка; однако, сайты расщепления остаются консервативными.

N-концевая область транспорта липидов

Этот конкретный домен представляет собой консервированный участок, встречающийся в нескольких белках, участвующих в транспорте липидов, включая вителлогенин, микросомальный протеин переноса триглицеридов и аполипопротеин B-100.

Торговля везикулами

Этот конкретный домен, домен транспорта липидов вителлогенина, также встречается в микросомальном белке, переносящем триглицериды (MTTP), и в аполипопротеине B. Он способствует внутриклеточному транспорту и экспорту грузов.

Микросомальный триглицеридотрансферный белок (MTTP)

Микросомальный триглицеридопередающий белок (MTTP) — это белок, осуществляющий перенос липидов в эндоплазматическом ретикулуме и участвующий в биосинтезе и загрузке липидами аполипопротеина B. MTTP также вовлечен в позднюю стадию транспорта CD1d в лизосомальном компартменте, CD1d являясь молекулой, представляющей липидные антигены, подобной MHC I.

Аполипопротеин B

Аполипопротеин B может существовать в двух формах: B 100 и B 48. Аполипопротеин B 100 содержится в составе нескольких липопротеинов, включая липопротеины очень низкой плотности (VLDL), липопротеины промежуточной плотности (IDL) и липопротеины низкой плотности (LDL), и способен формировать частицы VLDL в печени. Аполипопротеин B 100 ассоциирован с развитием атеросклероза. ApoB является эволюционно универсальным для всех животных, поскольку гомологи обнаружены у хоанофлагеллят. Гомолог у насекомых называется аполипофорином I/II.

Медоносные пчелы

Медоносные пчелы откладывают молекулы вителлогенина в жировые тела брюшка и головы. Жировые тела, по-видимому, служат резервуаром для хранения пищи. Гликолипопротеин вителлогенин обладает дополнительными функциями, действуя как антиоксидант для продления жизни матки и фуражиров, а также как гормон, влияющий на их будущую фуражирную активность. Здоровье пчелиной колонии зависит от запасов вителлогенина у пчел-кормилиц, в то время как у фуражиров уровень вителлогенина низок. Фуражиры, будучи расходной рабочей силой, получают лишь достаточное количество белка для продолжения рискованной работы по сбору нектара и пыльцы. Уровень вителлогенина важен на стадии развития гнезда и, следовательно, влияет на разделение труда среди рабочих пчел. Титр вителлогенина у пчелы-кормилицы, сформировавшийся в первые четыре дня после выхода из куколки, определяет ее последующий возраст начала фуражирования и предпочтение в сборе нектара или пыльцы. Если молодые пчелы испытывают недостаток пищи в первые дни жизни, они склонны начинать фуражировать раньше и преимущественно собирать нектар. При умеренном кормлении они начинают фуражировать в нормальном возрасте, также предпочитая нектар. При обильном кормлении сразу после выхода из куколки их титр вителлогенина высок, и они начинают фуражировать позже в жизни, предпочитая собирать пыльцу. Пыльца – единственный доступный источник белка для медоносных пчел.

Ювенильная цикла обратной связи гормонов

Для большинства исследованных видов насекомых установлено, что ювенильный гормон стимулирует транскрипцию генов вителлогенина и, как следствие, контролирует продукцию вителлогенина (см. Engelmann, 1983; Wyatt and Davey, 1996). Экспрессия вителлогенина входит в состав регуляторной петли обратной связи, позволяющей вителлогенину и ювенильному гормону взаимно подавлять друг друга. Вителлогенин и ювенильный гормон, вероятно, действуют антагонистически у медоносных пчел, регулируя их развитие и поведение. Подавление одного из них приводит к повышению концентрации другого. Вероятно, баланс между уровнями вителлогенина и ювенильного гормона также играет роль в поведении при роении. Уровень ювенильного гормона снижается в колониях медоносных пчел перед роением, и, следовательно, ожидается повышение уровня вителлогенина. Можно предположить, что пчелы, готовящиеся к роению, стремятся запастись максимально возможным количеством вителлогенина, чтобы продлить свою жизнь и быстрее построить новое гнездо.

Эволюция

У позвоночных изначально была одна копия гена вителлогенина, а в линиях птиц, млекопитающих и амфибий произошли дупликации, которые привели к возникновению современных генов. За исключением однопроходных, у млекопитающих все гены вителлогенина превратились в псевдогены, хотя область, гомологичная птичьим VIT1, VIT2 и VIT3, все еще может быть обнаружена и выровнена. У однопроходных функциональным остался только один из генов.