隱藏在蛋白質(zhì)中的蛋白質(zhì)具有進(jìn)化的捷徑

澳大利亞和美國(guó)的科學(xué)家們?cè)诜肿由飳W(xué)和進(jìn)化論發(fā)表的一項(xiàng)研究中將如何在向日葵中進(jìn)化出類似藥物的蛋白質(zhì)環(huán)。盡管進(jìn)化過(guò)程??耗時(shí)約4500萬(wàn)年，但研究人員仍將其稱為捷徑。研究小組包括西澳大利亞大學(xué)的研究人員; 墨爾本拉籌伯大學(xué)，田納西大學(xué)和德克薩斯大學(xué)。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Joshua Mylne博士是西澳大學(xué)分子科學(xué)學(xué)院的首席研究員，隸屬于國(guó)家ARC植物能源生物學(xué)卓越中心。該團(tuán)隊(duì)使用前所未有的大量DNA序列信息來(lái)記錄一個(gè)不同尋常的植物蛋白家族的進(jìn)化。。

第一作者，剛剛在西澳大學(xué)完成博士學(xué)位的Achala Jayasena博士說(shuō)，研究人員對(duì)葵花籽中一種叫做SFTI的小而有效的消化阻斷分子很感興趣。

“使SFTI與眾不同的是它的序列被埋在一個(gè)完全不同的蛋白質(zhì)中，就像宿主一樣，”Jayasena博士說(shuō)。“通過(guò)對(duì)與向日葵有關(guān)的110多個(gè)物種的種子中的所有基因進(jìn)行測(cè)序，我們能夠?qū)Ξa(chǎn)生SFTI或相關(guān)產(chǎn)品的不同基因類型進(jìn)行分類。將其與我們?cè)诿绹?guó)的合作者制作的進(jìn)化樹(shù)的信息相結(jié)合，使我們能夠確定基因類型出現(xiàn)了。

“消化阻斷SFTI需要4500萬(wàn)年才能在其宿主體內(nèi)進(jìn)化。第一個(gè)進(jìn)化步驟是一個(gè)短的DNA序列，它產(chǎn)生一個(gè)小的環(huán)狀蛋白質(zhì)。到3400萬(wàn)年前，蛋白質(zhì)變得更大更平坦。“然后大約2300萬(wàn)年前，這些更大更平的蛋白質(zhì)中的一些能夠阻斷消化酶，并且這種特性在包括普通向日葵在內(nèi)的數(shù)十種物種中保留至今。

“我們所做的是記錄這個(gè)小蛋白質(zhì)環(huán)經(jīng)歷的進(jìn)化步驟，以達(dá)到其當(dāng)前的形式和功能。“在追溯SFTI的歷史時(shí)，令我們高興的是，我們發(fā)現(xiàn)了看起來(lái)像是一種比SFTI更小的新型環(huán)狀蛋白質(zhì)的前幾個(gè)成員。”

Mylne博士表示，盡管組裝40,000個(gè)或更多基因的整個(gè)RNA文庫(kù)只是為了搜索它們并跟蹤一些基因似乎有點(diǎn)矯枉過(guò)正，就像用大錘拍打飛蠅一樣，測(cè)序成本的下降實(shí)際上使它變得有價(jià)值。“不僅RNA文庫(kù)方法能夠顯示你的基因在哪里，而且它還能讓你知道它不在哪里 - 這也是有用的信息，”Mylne博士說(shuō)。“這是第一次有人能夠記錄蛋白質(zhì)如何在不相關(guān)的蛋白質(zhì)宿主中逐步出現(xiàn)。雖然花了一些時(shí)間，但在現(xiàn)有基因中制造新蛋白質(zhì)是一種進(jìn)化的捷徑。

“這種蛋白質(zhì)在另一種蛋白質(zhì)宿主體內(nèi)進(jìn)化的方式讓我們想知道這種捷徑是否是植物，真菌，動(dòng)物和細(xì)菌共有的普遍現(xiàn)象。如果是這樣的話，還有其他的例子等待被發(fā)現(xiàn)。這些肽是穩(wěn)定的bioactive讓我們希望其他例子同樣會(huì)產(chǎn)生有用的分子。“

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