Language
Country/Area
No result found
Удивительное путешествие суперсемейств: знаете ли вы, как белки разных видов разделяют механизмы?
В биологическом мире белок — это жизненно важная молекула, выполняющая различные функции жизни. С развитием науки и техники исследователи постепенно пришли к пониманию суперсемейств белков, то есть групп белков с общим предком. Это увлекательное путешествие, раскрывающее тайны того, как белковый аппарат распределяется и эволюционирует у разных видов.
Определение суперсемейства белков
Суперсемейства белков — это самые крупные группы белков, для которых можно предположить общее происхождение. Это часто основано на структурном выравнивании и механистическом сходстве и может быть установлено даже при отсутствии сходства последовательностей. Суперсемейство обычно содержит несколько семейств белков, внутри которых наблюдается сходство последовательностей. Это делает суперсемейства белков важным инструментом для понимания эволюции жизни.
«Члены этого суперсемейства могут присутствовать во всех царствах жизни, что позволяет предположить, что общий предок этого суперсемейства мог существовать у последнего общего предка всей жизни (LUCA)».
Методы определения суперсемейств
Существует много способов идентификации суперсемейств белков, которые можно разделить на три категории: сходство последовательностей, структурное сходство и механистическое сходство.
Сходство последовательностей
Исторически сложилось так, что наиболее распространенным методом определения гомологии считалось сходство различных аминокислотных последовательностей. Схожие последовательности, как правило, с большей вероятностью являются результатом дупликации генов и дивергентной эволюции, чем конвергентной эволюции. Однако использование сходства последовательностей для определения гомологии имеет свои ограничения, поскольку в ходе эволюции родственные белки могут демонстрировать необнаружимое сходство последовательностей.
Структурное сходство
Структура часто более эволюционно консервативна, чем последовательность, поэтому белки с очень схожими структурами могут по-прежнему демонстрировать гомологию, даже если их последовательности совершенно разные. Некоторые программы, такие как DALI, используют трехмерную структуру белка для поиска белков со схожими складками.
Механическое сходство
Ферменты в пределах одного суперсемейства часто имеют схожие каталитические механизмы, но могут существенно различаться по субстратной специфичности. Хотя некоторые каталитические механизмы могли развиваться независимо, образуя различные суперсемейства, когда различные суперсемейства демонстрируют различные каталитические механизмы, это также демонстрирует сложность биологических систем.
«Члены этого суперсемейства могли возникнуть в результате дупликации гена одного белка».
Эволюционное значение и разнообразие
Определение суперсемейств белков представляет собой предел наших возможностей по выявлению общих предков. Эти суперсемейства являются крупнейшими эволюционными группами, основанными на фактических данных, и, следовательно, одними из древнейших эволюционных событий, подлежащих изучению. Представители многих надсемейств встречаются в разных биологических видах, демонстрируя эволюционное разнообразие.
Практические примеры
Различные суперсемейства белков имеют свои собственные специфические структуры и функции. Например, члены суперсемейства α/β-гидролаз имеют типичный α/β-слой, охватывающий различные каталитические активности, в то время как суперсемейство иммуноглобулинов структурно представляет характеристики двух слоев антипараллельных β-нитей, которые участвуют в процессе распознавания и адгезии. Ресурсы суперсемейства белков
Существует множество биологических баз данных, которые регистрируют информацию о суперсемействах белков и фолдинге белков, например Pfam, PROSITE и SUPERFAMILY. Эти ресурсы облегчают исследователям изучение эволюционной истории белков и их сходств.
Достижения в области науки и техники позволили нам глубже понять структуру и функции белков, что не только улучшило наше понимание того, как работает жизнь, но и может способствовать прогрессу в таких областях, как медицина и разработка лекарств. Но за всем этим все еще остается много неразгаданных тайн. Можем ли мы проникнуть в тайны этих суперсемейств, чтобы понять эволюцию жизни?
