Мутация для многоклеточной жизни была переломным моментом: что случайная мутация 600 миллионов лет назад спровоцировала молекулярную эволюцию

В январе Прехода был в команде, которая обнаружила, что случайная мутация 600 миллионов лет назад в одноклеточном организме создала новое семейство белков, которые важны для многоклеточной жизни. В новой статье Прехода и его коллеги описывают, что мутация сделала с исходным белком, ферментом, известным как гуанилаткиназа.

Газета, размещенная в Интернете, будет представлена ​​с иллюстрацией на обложке журнала Американского химического общества от 23 ноября.Мутации происходят случайно.

Большинство из них — плохие новости. Лучшее их понимание, сказал Прехода, потенциально может указать на новые методы лечения человеческих болезней, таких как рак. Иногда мутация бывает полезной, помогая организму адаптироваться к изменениям окружающей среды или улучшая общую физическую форму.

Лаборатория Преходы изначально использовала молекулярный метод, называемый реконструкцией предкового белка. Этот метод позволяет исследователям двигаться в обратном направлении по древу эволюции, чтобы увидеть молекулярные изменения и сделать выводы о том, как белки действовали в прошлом.Для нового исследования лаборатория Преходы сотрудничала с исследователями из Медицинского колледжа Висконсина, которые изучали, возможно, обнаруженная мутация изменила гибкость белка.

Затем его команда обратилась к компьютерному моделированию в исследовательском центре высокопроизводительных вычислений UO, чтобы изучить, как измененная гибкость, которую они изолировали, в свою очередь, привела к изменениям во взаимодействиях белков.«Мы обнаружили, что эта мутация, которая помогла нашему одноклеточному предку стать многоклеточным и привела к созданию совершенно нового семейства белков, специфичных для животных, сделала это очень интересным образом», — сказал Прехода, директор Институт молекулярной биологии UO. «Удивительно, но эта мутация взяла белок, который был действительно гибким — важная черта для его старой работы — и сделал его гораздо более жестким, чтобы он мог перейти к новой функции».По словам Прехода, мутация, которую исследователи назвали s36P, запустила каскад событий, в которых взаимодействия гуанилаткиназы пошли по новым маршрутам и превратились в более сложные многоклеточные организмы. По его словам, сегодня мутация сохраняется у всех животных.

«Многие белки, выполняющие работу в нашем организме, можно рассматривать как молекулярные машины», — сказал Прехода. «Они движутся согласованно с функцией. Каждый белок вращается по кругу или двигается вдоль нитей. Наш белок до мутации был ферментом, который имел определенные гибкие движения, связанные с его функцией. Эта одна мутация фиксировала основу белка. , запирая молекулу в форму, которая важна для ее новой функции ".

Прехода и его коллеги сообщили об открытии мутации в статье, опубликованной 7 января в журнале eLife.


Портал обо всем