伊利諾伊州 URBANA - 自 大流行開始以來，蛋白質(zhì)一直在悄悄地接管我們的生活。我們一直生活在病毒所謂的“尖峰”蛋白的心血來潮中，這種蛋白已經(jīng)發(fā)生了數(shù)十次突變以產(chǎn)生越來越致命的變種。但事實(shí)是，我們一直被蛋白質(zhì)統(tǒng)治。在細(xì)胞層面，它們幾乎負(fù)責(zé)一切。
蛋白質(zhì)是如此重要，以至于 DNA——使我們每個人都獨(dú)一無二的遺傳物質(zhì)——本質(zhì)上只是一長串蛋白質(zhì)藍(lán)圖。對于動物、植物、真菌、細(xì)菌、古細(xì)菌，甚至病毒都是如此。正如這些生物群會隨著時間的推移而進(jìn)化和變化一樣，蛋白質(zhì)及其組成部分也是如此。
伊利諾伊大學(xué)研究人員發(fā)表在《科學(xué)報告》上的一項新研究描繪了 38 億年來蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域(蛋白質(zhì)分子的亞基)的進(jìn)化歷史和相互關(guān)系。
“了解進(jìn)化過程中域如何以及為什么在蛋白質(zhì)中結(jié)合可以幫助科學(xué)家理解和設(shè)計蛋白質(zhì)在醫(yī)學(xué)和生物工程應(yīng)用中的活性。例如，這些見解可以指導(dǎo)疾病管理，例如從 的刺突蛋白制造更好的疫苗病毒，”伊利諾伊州 Carl R. Woese 基因組生物學(xué)研究所附屬作物科學(xué)系教授、該論文的資深作者 Gustavo Caetano-Anollés 說。
自大流行初期以來，Caetano-Anollés 一直在研究 COVID 突變的演變，但該時間表僅代表了他和博士生 Fayez Aziz 在當(dāng)前研究中所研究的極少一部分。
研究人員編譯了所有分類群(包括高等生物和微生物)的數(shù)百個基因組中編碼的數(shù)百萬個蛋白質(zhì)序列的序列和結(jié)構(gòu)。他們不關(guān)注整個蛋白質(zhì)，而是關(guān)注結(jié)構(gòu)域。
“大多數(shù)蛋白質(zhì)由多個域組成。這些是具有特殊功能的緊湊結(jié)構(gòu)單元或模塊，”Caetano-Anollés 說。“更重要的是，它們是進(jìn)化的單位。”
在將蛋白質(zhì)分類到域中以構(gòu)建進(jìn)化樹后，他們開始著手構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)，以了解在數(shù)十億年的進(jìn)化過程中，域是如何在蛋白質(zhì)之間發(fā)展和共享的。
“我們建立了一個時間序列網(wǎng)絡(luò)，描述了域如何積累以及蛋白質(zhì)如何通過進(jìn)化重新排列它們的域。這是第一次將這種‘域組織’網(wǎng)絡(luò)作為進(jìn)化年表進(jìn)行研究，”Fayez Aziz 說。“我們的調(diào)查顯示，有一個巨大的不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)描述了蛋白質(zhì)中的域如何相互結(jié)合。”
網(wǎng)絡(luò)的每個鏈接都代表特定域被招募到蛋白質(zhì)中的時刻，通常是為了執(zhí)行新功能。
“僅憑這一事實(shí)就強(qiáng)烈表明域招募本質(zhì)上是一股強(qiáng)大的力量，”Fayez Aziz 說。年表還揭示了哪些域貢獻(xiàn)了重要的蛋白質(zhì)功能。例如，研究人員能夠追蹤負(fù)責(zé)環(huán)境感知以及次級代謝物或用于細(xì)菌和植物防御的毒素的域的起源。
標(biāo)簽： 蛋白質(zhì)大爆炸
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