科學(xué)家重建20億年前的酶 解決了一個長期存在的謎團
作者:時尚 來源:知識 瀏覽: 【大 中 小】 發(fā)布時間:2025-11-22 19:30:29 評論數(shù):
這是一棵系統(tǒng)發(fā)育樹的樣子，其起源（中間）可以追溯到20億年前。家重建億解決樹枝的年前鄭州外圍（外圍預(yù)約）外圍外圍上門外圍女（電話微信156-8194-*7106）高端外圍預(yù)約，快速安排30分鐘到達頂端分別代表一個現(xiàn)代生物體的酶。資料來源：Diana Smikalla
（神秘的酶的謎地球uux.cn）據(jù)cnBeta：由Mario Mörl和Sonja Prohaska教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組專注于被稱為tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶的酶，它們將C-C-A序列的個長三個核苷酸構(gòu)件附著在細胞內(nèi)的小RNA（轉(zhuǎn)移RNA）上。這些RNA隨后被用來為蛋白質(zhì)的期存合成提供氨基酸。利用系統(tǒng)發(fā)育重建，科學(xué)該團隊重建了大約20億年前存在于細菌中的家重建億解決一種祖先酶的候選者，并將其與一種現(xiàn)代細菌酶進行比較。年前鄭州外圍（外圍預(yù)約）外圍外圍上門外圍女（電話微信156-8194-*7106）高端外圍預(yù)約，快速安排30分鐘到達
他們發(fā)現(xiàn)這兩種酶的酶的謎工作精度相似，但在反應(yīng)上有明顯的個長區(qū)別。以前，期存科學(xué)家們無法理解為什么現(xiàn)代酶經(jīng)常中斷它們的科學(xué)活動，但這項研究表明，家重建億解決這種傾向?qū)嶋H上是年前一種進化優(yōu)勢，這讓生物化學(xué)家困惑了幾十年。
祖先的酶是漸進式的，即它的工作沒有中斷，但每隔一段時間就會移除已經(jīng)正確添加的核苷酸構(gòu)建塊。這些結(jié)果表明，從酶的重建中可以了解到許多關(guān)于現(xiàn)代酶的進化和特性，許多問題只能通過生物信息學(xué)和生物化學(xué)之間的互動來解決--在計算機計算實驗室實驗之間來回穿梭。
通過追蹤關(guān)系進入過去
利用基因序列，也可以創(chuàng)建細菌的進化系統(tǒng)樹。從今天物種樹中廣泛的生物多樣性開始，單個基因的進化路徑可以沿著關(guān)系和分支進行重建，并艱難地追溯到一個共同的起源。
這種重建是一個三步走的過程。首先，在數(shù)據(jù)庫中搜索相應(yīng)的現(xiàn)代酶，以便能夠檢查氨基酸構(gòu)建塊的序列。然后得到的序列可以用來計算原始序列應(yīng)該是什么樣子的。然后將編碼舊酶的相應(yīng)基因序列引入實驗室細菌，使其形成所需的蛋白質(zhì)。然后可以對這種酶進行詳細研究，以確定其特性并與現(xiàn)代酶進行比較。
Sonja Prohaska回憶說："當(dāng)實驗室傳來消息，重建的酶可以進行C-C-A加成，而且甚至在比今天的酶更寬的溫度范圍內(nèi)進行，這就是突破。"
進化的優(yōu)化 - 活動中的停頓提高了效率
與生物體一樣，酶也是通過進化進行優(yōu)化的。一種酶所做的工作（催化作用）通常運行得越快、越好，它與底物的結(jié)合就越強。重建的祖先酶正是這樣做的，它緊緊抓住底物，即tRNA，并將三個C-C-A核苷酸一個接一個地附著在上面不松手。另一方面，現(xiàn)代的tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶是分布式的，也就是說，它們分階段工作，期間有停頓，反復(fù)釋放它們的底物。然而，它們比其祖先的前輩更有效率和速度。
這使研究人員感到困惑。為什么現(xiàn)代酶會不斷釋放它們的底物呢？解釋在于反向反應(yīng)的現(xiàn)象，在這個過程中，結(jié)合的核苷酸被酶再次移除。雖然祖先的酶與底物的強烈結(jié)合導(dǎo)致了隨后的移除，但現(xiàn)代酶的反向反應(yīng)幾乎完全被放開底物所阻止。這使它們能夠比其前輩更有效地工作。
"我們現(xiàn)在終于能夠解釋為什么現(xiàn)代tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶盡管具有分布性，但工作卻如此高效，"Mario Mörl說。"這一發(fā)現(xiàn)讓我們團隊的人完全吃驚。我們沒有想到會有這樣的結(jié)果。我們在20年前就有這個問題，現(xiàn)在我們終于可以用生物信息學(xué)的重建方法來回答這個問題。生物信息學(xué)和生物化學(xué)之間的這種密切合作在萊比錫已經(jīng)存在了好幾年，并且已經(jīng)證明，這不是第一次，對雙方都是一個巨大的優(yōu)勢。"