Language
Country/Area
No result found
Тайна белковых суперсемейств: как эти древние организмы доказывают существование общего предка?
На протяжении всей истории жизни белки играли решающую роль в функционировании биологических функций. Среди белков, составляющих основу жизни, концепция суперсемейства дает важное представление об общих наследственных связях между организмами. Эта статья отправит вас в путешествие, чтобы исследовать тайны суперсемейств белков и то, как они демонстрируют связи между различными организмами.
Определение суперсемейства белков
Суперсемейство белков определяется как самая большая группа белков, предположительно основанная на общем предке. Вывод о таком общем происхождении часто основан на структурном выравнивании и механистическом сходстве, хотя в некоторых случаях очевидного сходства последовательностей между этими белками нет. Благодаря этим взаимосвязям ученые могут раскрыть эволюционную историю белков и понять, как они эволюционировали в свои современные формы.
Методы определения общих предков
При идентификации суперсемейств белков ученые в основном используют три метода: сходство последовательностей, структурное сходство и сходство механизмов. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и может выявить различные уровни ассоциаций между белками.
Сходство последовательностей
В большинстве случаев сходство между различными аминокислотными последовательностями является распространенным методом вывода о гомологии. Такое сходство последовательностей часто указывает на возможность дупликации генов и эволюционного расхождения. Однако эти методы также сталкиваются с некоторыми ограничениями из-за возможности необнаружимого сходства последовательностей между разными белками в ходе длительных эволюционных процессов.
Например, в классе протеаз PA ни один остаток не консервативен во всем суперсемействе, даже остатки каталитической триады.
Структурное сходство
Структуры более эволюционно консервативны, чем последовательности. Многие белки с очень похожей структурой могут иметь совершенно разные аминокислотные последовательности. Используя программы выравнивания структуры, такие как DALI, ученые могут искать другие белки с похожими складками на основе трехмерной структуры белка. Этот метод в некоторых случаях может даже выявить гомологии между белками, которые не обнаруживаются на уровне последовательности.
Сходство механизмов
Каталитические механизмы ферментов обычно консервативны в пределах суперсемейств, хотя специфичность субстратов может широко варьироваться. Если взять в качестве примера протеаз класса PA, то хотя остатки каталитической триады претерпели разную эволюцию, все члены используют схожие механизмы для осуществления ковалентного нуклеофильного катализа белков, пептидов или аминокислот.
Эволюционное значение суперсемейств белков
Суперсемейства белков представляют собой предел общих предков, которых мы можем в настоящее время идентифицировать. Это старейшая эволюционная группа, выведенная на основе прямых доказательств. Члены некоторых суперсемейств присутствуют во всех царствах жизни, что позволяет предположить, что последний общий предок этих суперсемейств проживает в Последнем общем предке всей жизни (LUCA).
Многообразие и структурный консерватизм
Большинство белков содержат несколько доменов. Фактически, 66–80% эукариотических белков и около 40–60% прокариотических белков имеют несколько доменов. Со временем многие домены были смешаны вместе, чтобы сформировать современные разнообразные суперсемейства белков.
Заключение
Благодаря приведенному выше обсуждению наша идентификация суперсемейств белков не только обогащает наше понимание биологической эволюции, но и дает важные подсказки для будущих исследований в области наук о жизни. По мере развития технологий наше понимание белков будет углубляться, что приведет нас к раскрытию более глубоких тайн жизни. На этом фоне задумывались ли вы когда-нибудь о том, сколько неразгаданных загадок оставили нам эти древние существа в долгом процессе эволюции?
