Бета-кератин ( β-кератин ) является членом семейства структурных белков, обнаруженных в эпидермисе рептилий и птиц . [1] [2] Бета-кератины были названы так, потому что они являются компонентами рогового слоя эпидермиса, богатого уложенными друг на друга бета-слоями , в отличие от альфа-кератинов , промежуточных филаментных белков, также обнаруженных в роговом слое и богатых альфа-спиралями . [3] Поскольку точное использование термина кератин ограничивается альфа-кератинами, термин «бета-кератины» в последних работах заменен на « роговые бета-протеины » [3] или « бета-протеины, ассоциированные с кератином » . [4]
β-кератины придают коже рептилий гораздо большую жесткость, чем альфа-кератины в отдельности коже млекопитающих . β-кератины пропитывают роговой слой кожи рептилий, обеспечивая водонепроницаемость и предотвращая высыхание .
Чешуя , клювы , когти и перья птиц содержат β-кератин семейства птичьих. Филогенетические исследования последовательностей β-кератина показывают, что β-кератины перьев произошли от β-кератинов чешуи. [5] β-кератины чешуи образуют базальную группу у птиц. События дупликации и дивергенции затем привели к генам β-кератина когтей, а дальнейшая рекомбинация привела к появлению новых генов β-кератина перьев и перьеподобных птиц. Доказательства этих событий дупликации получены из корреляции структуры клады β-кератина перьев с их геномными локусами. [6]
Изменения в β-кератинах также могли повлиять на развитие активного полета. Недавнее исследование с использованием методов молекулярного датирования для связывания эволюции генов β-кератина птиц в целом с эволюцией генов перьев, в частности, показывает, что семейство β-кератинов птиц начало расходиться с семейством крокодилов около 216 миллионов лет назад. [6] Также было обнаружено, что семейство β-кератинов перьев не начало расходиться до 125 миллионов лет назад, что согласуется с адаптивной радиацией птиц в меловом периоде . β-кератины, обнаруженные в современных перьях, обладают повышенной эластичностью, что может способствовать их роли в полете. [6] Таким образом, пернатые родственники птиц, такие как Anchiornis и Archaeopteryx , чьи возможности полета были поставлены под сомнение, [7] имели бы птичьи, но не перьевые β-кератины.
Маленький динозавр альваресзаврид Shuvuuia deserti демонстрирует признаки перьевидного кожного покрова . Анализ Швейцера и др. (1999) показал, что эти перьевидные структуры состояли из бета-кератина. [8] С тех пор это было опровергнуто Сайтой и др., которые обнаружили, что проанализированные волокна вместо этого состояли из неорганического фосфата кальция, о чем свидетельствует флуоресценция в кросс-поляризованном свете. [9] Сигналы иммуногистохимических анализов ископаемых образцов склонны к ложноположительным результатам и должны использоваться с осторожностью при работе с геологическими образцами.