_ Cercetătorii dezvăluie calea evolutivă a proteinelor importante< /h3>

Noua cercetare de la Universitatea din Wisconsin-Madison decodifică calea evolutivă a proteinelor de reglare, moleculele care ajută la controlul expresiei genelor.

Laboratorul Raman din Departamentul de Biochimie și-a publicat recent descoperirile în revista Cell Systems. Iată o scurtă prezentare a ceea ce au descoperit:

Cintezele din Galapagos, descrise celebru de Darwin, sunt adesea folosite ca exemplu prin excelență al evoluției. De-a lungul timpului, mutațiile genetice care apar în mod natural au dus la schimbări mici, incrementale, în aspectul păsărilor. Modificările care au oferit cintezele un avantaj au fost transmise generațiilor ulterioare, ducând în cele din urmă la o varietate de forme de cioc și corp bine adaptate la diverse diete și tehnici de hrană.

De asemenea, biomoleculele evoluează în timp pentru a dobândi noi. funcțiile și pierderea celor inutile ca răspuns la schimbările din mediul unei celule, cum ar fi expunerea la noi molecule sau introducerea agenților patogeni. Această evoluție este un proces continuu care favorizează mutațiile care permit organismelor să funcționeze eficient și eficient.

De exemplu, oamenii de știință știu că enzimele – o clasă de proteine ​​responsabile de declanșarea și accelerarea reacțiilor biochimice – evoluează treptat. Mutațiile individuale se acumulează, dând în cele din urmă enzimei o nouă funcție într-o celulă.

Cu toate acestea, acest model de evoluție nu este valabil pentru toate clasele de proteine.

Deși unele proteine ​​pot evolua treptat pentru a-și modifica funcțiile, uneori chiar și îndeplinesc funcții multiple în pașii de-a lungul drumului, proteinele de reglare au un sistem mai delicat de echilibrat.

Proteinele de reglare ajută la controlul expresiei genelor, activând și dezactivând genele ca un intrerupator. Dacă un singur comutator de lumină controlează expresia mai multor gene, devine mai greu să controlezi expresia uneia dintre gene.

De aceea proteinele de reglare au de obicei un set limitat de funcții: Efectuarea de funcții asociate multiple. poate duce la efecte catastrofale, inclusiv moartea celulelor, modificarea expresiei genelor sau diviziunea celulară necontrolată, care poate duce la tumori. Mizele mutației și evoluției sunt mai mari atunci când funcția unei proteine ​​este atât de importantă și complexă.

Pentru a înțelege mai bine traiectoria evolutivă a proteinelor de reglare, Vatsan Raman și cercetătorii din laboratorul său au cartografiat evoluția de-a lungul mileniilor a unui anumit un fel de proteină reglatoare numită regulator transcripțional. Această proteină ajută la controlul ratei cu care ARN-ul este sintetizat din ADN.

Au extrapolat un istoric probabil al mutațiilor proteinei folosind modelarea computerizată. Această abordare le-a oferit sute mai multe secvențe de ADN reprezentând istoria evolutivă a proteinei decât au fost folosite în studiile anterioare. Folosind aceste date, au urmărit mutațiile probabile ale proteinei - și câștigul și pierderea funcției rezultate - dezvăluind un model evolutiv nou.

Spre deosebire de modelele treptate observate în enzime, proteinele de reglare a transcripției câștigă sau pierd rapid. funcţionează atunci când dobândesc mutaţii. Această schimbare rapidă îi ajută să-și mențină rolul singular legat de molecule specifice, împiedicându-i să îndeplinească mai multe roluri simultan.

Raman și echipa sa cred că modelul evolutiv dezvăluit studiul lor în regulatorii transcripționali poate fi observat în alte reglementări. proteinele de asemenea. O înțelegere mai profundă a peisajului evolutiv al regulatorilor transcripționali va ajuta oamenii de știință să proiecteze noi regulatori pentru a controla circuitele genelor, a simți moleculele, a proiecta căile de biosinteză și a monitoriza metaboliții celulari, deschizând ușa pentru noi descoperiri biomedicale și biotehnologice.

(Fluierul)

Inapoi