Лента TH Новости Биоинженерия


Ученые воскресили древние белки, чтобы получить представление о молекулярной эволюции

∴ 73

Активность ферментов определяется структурой конкретной областью белка, называемой активным сайтом. Генерация новых активных сайтов, способных к катализу ферментов, является одной из фундаментальных нерешенных проблем в молекулярной биологии.

623

Рациональные и современные проектные подходы к этой проблеме были разработаны с использованием сложных вычислительных методов, но без убедительных результатов. При этом, исследования белковой инженерии часто указывают на то, что появление совершенно новых ферментативных сайтов маловероятно.

Много лет назад Рой Йенсен (в настоящее время работает в Медицинском центре Университета Канзаса) предположил, что первичные ферменты способны катализировать разнообразие реакций. Основываясь на данной работе, многоинституциональное сотрудничество ученых изучило и опробовало эти понятия, используя воскрешенные докембрийские β-лактамазы в качестве каркасов для разработки новых активных объектов. Бета-лактамазы докембрия представляют собой белки, существовавшие примерно 3 миллиарда лет назад. В принципе, ученые вернули эти древние белки к жизни, чтобы лучше понять, как возникает видовое разнообразие.

Как можно воскресить столь старые белки? Белки изготавливаются из различных комбинаций аминокислотных строительных компонентов с почти бесконечным разнообразием сложности и функционала. На этой основе исследователи составили большие базы данных о белковых последовательностях. Сравнивая сегодняшние последовательности друг с другом в рамках эволюционной структуры, ученые могут обоснованно вывести структуру первоначального белка, из которой развились современные версии, с использованием моделей эволюционных последовательностей.

Инновационная комбинация биоинформатики, вычислительной биологии, структурной биологии и биофизики позволила исследователям углубиться в эволюцию и детально исследовать ход эволюционного потенциала фермента.

В итоге, ученые получили ключ к тому, как именно развиваются сложные молекулярные структуры. Это позволяет более точно отслеживать изменения видов в процессе эволюции.

Филипп Дончев