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Un maravilloso viaje de superfamilias: ¿Sabes cómo las proteínas de diferentes especies comparten mecanismos?
En el mundo biológico, la proteína es una molécula vital que realiza diversas funciones de la vida. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, los investigadores han llegado gradualmente a comprender las superfamilias de proteínas, es decir, un grupo de proteínas con un ancestro común. Es un viaje fascinante que revela los misterios de cómo se comparte y evoluciona la maquinaria proteica entre diferentes especies.
Definición de superfamilia de proteínas
Las superfamilias de proteínas son las agrupaciones más grandes de proteínas para las cuales se puede inferir una ascendencia común. Esto a menudo se basa en la alineación estructural y la similitud mecanicista y puede inferirse incluso en ausencia de similitud de secuencia. Una superfamilia generalmente contiene varias familias de proteínas, dentro de las cuales existe similitud de secuencia entre ellas. Esto hace que las superfamilias de proteínas sean una herramienta importante para comprender la evolución de la vida.
"Los miembros de la superfamilia pueden estar presentes en todos los reinos de la vida, lo que sugiere que el ancestro común de la superfamilia puede haber existido en el último ancestro común de toda la vida (LUCA)."
Métodos para identificar superfamilias
Hay muchas formas de identificar superfamilias de proteínas, que pueden dividirse en tres categorías: similitud de secuencia, similitud estructural y similitud mecanicista.
Similitud de secuencias
Históricamente, la similitud de diferentes secuencias de aminoácidos se ha considerado el método más común para inferir homología. En general, es más probable que secuencias similares sean el resultado de la duplicación genética y la evolución divergente que de la evolución convergente. Sin embargo, utilizar la similitud de secuencia para inferir homología tiene sus limitaciones porque durante la evolución, las proteínas relacionadas pueden mostrar similitudes de secuencia indetectables.
Similitud estructural
La estructura suele estar más conservada evolutivamente que la secuencia, por lo que las proteínas con estructuras muy similares pueden mostrar homología incluso si sus secuencias son completamente diferentes. Algunos programas, como DALI, utilizan la estructura tridimensional de una proteína para encontrar proteínas con pliegues similares.
Similitud mecánica
Las enzimas dentro de una superfamilia a menudo comparten mecanismos catalíticos similares pero pueden diferir significativamente en la especificidad del sustrato. Aunque algunos mecanismos catalíticos pueden haber evolucionado independientemente, formando así diferentes superfamilias, cuando diferentes superfamilias muestran mecanismos catalíticos diversos, esto también demuestra la complejidad de los sistemas biológicos.
"Los miembros de la superfamilia pueden haberse originado a partir de la duplicación del gen de una sola proteína".
Importancia evolutiva y diversidad
La identificación de superfamilias de proteínas representa el límite de nuestra capacidad para identificar ancestros comunes. Estas superfamilias son las agrupaciones evolutivas más grandes según la evidencia y, por lo tanto, algunos de los eventos evolutivos más antiguos para estudiar. Los miembros de muchas superfamilias aparecen en diferentes especies biológicas, lo que demuestra diversidad evolutiva.
Ejemplos prácticos
Cada una de las diferentes superfamilias de proteínas tiene sus propias estructuras y funciones específicas. Por ejemplo, los miembros de la superfamilia de las α/β hidrolasas tienen una lámina α/β típica que cubre una variedad de actividades catalíticas, mientras que la superfamilia de las inmunoglobulinas presenta estructuralmente las características de dos capas de cadenas β antiparalelas, que están involucradas en el proceso de reconocimiento y adhesión.
Recursos sobre la superfamilia de proteínasExisten múltiples bases de datos biológicas que registran información sobre las superfamilias de proteínas y el plegamiento de proteínas, como Pfam, PROSITE y SUPERFAMILY. Estos recursos facilitan a los investigadores la exploración de la historia evolutiva de las proteínas y sus similitudes.
Los avances en ciencia y tecnología nos han permitido obtener una comprensión más profunda de la estructura y función de las proteínas, lo que no solo ha mejorado nuestra comprensión de cómo funciona la vida, sino que también tiene el potencial de impulsar el progreso en áreas como la medicina y desarrollo de fármacos Pero detrás de todo esto, todavía quedan muchos misterios sin resolver. ¿Podemos comprender mejor los misterios de estas superfamilias para entender la evolución de la vida?
