Нова теорія про те, як життя розвивається на базовому рівні
Протеїновий прогрес
В дослідженні, проведеному вченими з Медичного кампусу Університету штату Колорадо в зв'язку з Лондонським університетським коледжем, була створена нова теорія молекулярної еволюції. Це дозволяє аналізувати процес з використанням ідей з області статистичної механіки, даючи нове уявлення про еволюцію білка.
«Підхід заснований на розумінні білків як інтегрованих систем», - сказав Річард Гольдштейн, співавтор статті. «Занадто часто ми ігноруємо взаємодії між різними частинами білка, але ми знаємо, що зміни в одній частині білка впливають на подальші зміни в інших частинах. Виявляється, це дійсно важливо для розуміння того, чому ці молекули розвиваються так, як вони роблять ».
Стрічкова схема тривимірної структури білкової тріозойной фосфатной ізомерази, всюдисущого білка, необхідного для виробництва енергії. (Зображення: Джейн Річардсон)
Фактори, такі як структура, функція і стабільність білків, визначають, фіксуються чи мутації в молекулах або усунуті. Амінокислотні взаємодії у всьому білку викликають еволюцію на одній ділянці, що впливає на ймовірність розвитку в іншому місці. Це дослідження показало, що можна передбачити, як часто еволюція відбуватиметься на основі певних біохімічних властивостей.
«Це був справжній сюрприз», - пояснив співавтор Девід Поллок. «Наша теорія пояснює широко відомі демографічні ефекти популяції, такі як сила відбору і ефективний розмір популяції, але вони випадають з остаточних рівнянь, які прогнозують швидкість молекулярної еволюції».
Нова теорія молекулярної еволюції
Результати цього дослідницького проекту можуть вирішити багаторічні проблеми, з якими стикаються вчені, які вивчають молекулярну еволюцію. Стандартні моделі, використовувані для вивчення відносин між різними видами, давно викликали проблеми, пов'язані з відновленням основних еволюційних подій.
Спостерігалися зміни структури молекулярної конвергенції з плином часу, що вказувало на коливання обмежень в різних областях білків.
«Це перевертає звичайну ідею про те, що амінокислоти будуть пристосовуватися до вимог решти білка», - сказав Гольдштейн. «Але ми не могли точно пояснити, чому це сталося, або була якась закономірність в цьому процесі».
Однак, використовуючи концепції статистичної механіки, було встановлено, що закріплення амінокислот зіграло ключову роль в еволюційній дивергенції. В результаті було встановлено, що ентропія послідовності згинання або випадковість цього процесу врівноважує силу відбору в еволюції білка.
Це дослідження має дати вченим можливість провести нове дослідження того, як молекули змінюються протягом тривалих періодів часу. Є надія, що це може послужити пролити світло на те, як гени діють в людському тілі, як передбачити швидкість розвитку еволюційної дивергенції і основи того, як виникають шкідливі мутації.
Література: Еврікалерт, Університет Брауна
