Science >> Wetenschap >  >> Biologie

Onderzoek onthult inzichten in de evolutie van eiwitten

De onderzoekers bestudeerden junk-DNA in een genoom dat is geëvolueerd. Uit hun onderzoek is gebleken dat een accumulatie van mutaties in pseudogensequenties doorgaans het oorspronkelijke netwerk van stabiliserende interacties verstoort, waardoor het voor deze sequenties, als ze vertaald zouden worden, lastig wordt om zich te vouwen tot functionele eiwitten.

De onderzoekers hebben echter gevallen waargenomen waarin bepaalde mutaties onverwachts de vouwing van pseudogenen stabiliseerden, ten koste van het veranderen van hun eerdere biologische functies.

Het evolutionaire energielandschap van een eiwitfamilie. Krediet:Hana Jaafari/Rice Universiteit.

Ze identificeerden specifieke pseudogenen, zoals cyclofiline A, profiline-1 en kleine ubiquitine-achtige modifier 2-eiwitten, waarbij stabiliserende mutaties plaatsvonden in regio's die cruciaal zijn voor binding aan andere moleculen en andere functies, wat duidt op een complex evenwicht tussen eiwitstabiliteit en biologische activiteit. /P>

Bovendien benadrukt de studie de dynamische aard van de eiwitevolutie, aangezien sommige eerder gepseudoniseerde genen na verloop van tijd hun eiwitcoderende functie kunnen herwinnen ondanks het ondergaan van meerdere mutaties.

Met behulp van geavanceerde computermodellen interpreteerden de onderzoekers de wisselwerking tussen fysieke vouwlandschappen en de evolutionaire landschappen van pseudogenen. Hun bevindingen leveren het bewijs dat het trechterachtige karakter van opvouwbare landschappen voortkomt uit de evolutie.

"Eiwitten kunnen de-evolueren en hun vermogen om te vouwen wordt in de loop van de tijd aangetast als gevolg van mutaties of andere middelen," zei Wolynes. "Onze studie biedt het eerste directe bewijs dat evolutie de vouwing van eiwitten vormgeeft."

Samen met Wolynes bestaat het onderzoeksteam uit hoofdauteur en afgestudeerde student toegepaste natuurkunde Hana Jaafari; CTBP postdoctoraal medewerker Carlos Bueno; Universiteit van Texas in Dallas, afgestudeerde student Jonathan Martin; Faruck Morcos, universitair hoofddocent bij de afdeling Biologische Wetenschappen aan de UT-Dallas; en CTBP-biofysica-onderzoeker Nicholas P. Schafer.

De implicaties van dit onderzoek reiken verder dan de theoretische biologie, met potentiële toepassingen in de eiwittechnologie, aldus Jaafari.

"Het zou interessant zijn om te zien of iemand in een laboratorium onze resultaten zou kunnen bevestigen om te zien wat er gebeurt met de pseudogenen die fysiek stabieler zijn," zei Jaafari. "We hebben een idee gebaseerd op onze analyse, maar het zou overtuigend zijn om enige experimentele validatie te krijgen."

Meer informatie: Hana Jaafari et al, De fysieke en evolutionaire energielandschappen van gedecentraliseerde eiwitsequenties die overeenkomen met pseudogenen, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2322428121

Journaalinformatie: Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen

Aangeboden door Rice University




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Soorten redeneren in geometrie
  2. Wat veroorzaakt de dubbele helix om te draaien in een DNA-afbeelding?
  3. Biomarkers die worden gebruikt om de voordelen van anti-verouderingstherapieën bij te houden, kunnen misleidend zijn, suggereert de Lifespan Machine
  4. Welke cellen zou je gebruiken om DNA van een levende persoon te extraheren?
  5. Verschillen tussen een neuron en een neuroglia
  6. De Rode Zee heeft mogelijk een kraamkamer voor oceanische mantaroggen
  7. Genen bieden hoop voor het voortbestaan ​​van Arabië's laatste grote kat
  8. Wat is beter voor uw hond:brokjes of rauw vlees? Onderzoek levert verrassende gezondheidsresultaten op
  9. Het geheime leven van planten onthuld:ontdekking heeft gevolgen voor voedselproductie en koolstofopslag

Wetenschap