Language
Country/Area
No result found
Bí ẩn của các siêu họ protein: Làm thế nào những sinh vật cổ đại này chứng minh được sự tồn tại của một tổ tiên chung?
Protein đóng vai trò thiết yếu đối với hoạt động của sinh vật trong suốt lịch sử sự sống. Trong số các protein tạo nên nền tảng của sự sống, khái niệm siêu họ cung cấp một góc nhìn quan trọng, cho thấy mối liên hệ tổ tiên chung giữa các sinh vật. Trong bài viết này, bạn sẽ khám phá những bí ẩn của siêu họ protein và tìm hiểu cách chúng chứng minh mối liên hệ giữa các sinh vật khác nhau.
Định nghĩa về siêu họ protein
Siêu họ protein được định nghĩa là nhóm protein lớn nhất được suy ra dựa trên một tổ tiên chung. Suy luận về nguồn gốc chung này thường được đưa ra dựa trên sự sắp xếp cấu trúc và sự tương đồng về mặt cơ chế, mặc dù trong một số trường hợp không có sự tương đồng rõ ràng về trình tự giữa các protein. Thông qua những mối liên hệ này, các nhà khoa học có thể ghép nối lịch sử tiến hóa của protein và hiểu được cách chúng tiến hóa thành dạng thức như ngày nay.
Phương pháp suy ra nguồn gốc chung
Khi xác định siêu họ protein, các nhà khoa học sử dụng ba cách tiếp cận chính: tính tương đồng về trình tự, tính tương đồng về cấu trúc và tính tương đồng về cơ chế. Các phương pháp này có những ưu điểm riêng và có thể nắm bắt được các mức độ liên kết khác nhau giữa các protein.
Độ tương tự của chuỗi
Trong hầu hết các trường hợp, sự giống nhau giữa các trình tự axit amin khác nhau là phương pháp phổ biến để suy ra tính tương đồng. Sự tương đồng về trình tự này thường chỉ ra khả năng nhân đôi gen và phân kỳ tiến hóa. Tuy nhiên, những cách tiếp cận này cũng có một số hạn chế vì các protein khác nhau có thể có những điểm tương đồng về trình tự không thể phát hiện được trong quá trình tiến hóa lâu dài.
Ví dụ, trong lớp protease PA, không có dư lượng nào được bảo tồn trên toàn bộ siêu họ, ngay cả những dư lượng trong bộ ba xúc tác.
Sự tương đồng về cấu trúc
Cấu trúc được bảo tồn nhiều hơn về mặt tiến hóa so với trình tự. Nhiều protein có cấu trúc rất giống nhau có thể có trình tự axit amin hoàn toàn khác nhau. Bằng cách sử dụng các chương trình căn chỉnh cấu trúc như DALI, các nhà khoa học có thể xem xét cấu trúc ba chiều của protein để tìm các protein khác có nếp gấp tương tự. Trong một số trường hợp, cách tiếp cận này thậm chí có thể xác định được sự tương đồng giữa các protein không thể phát hiện được theo trình tự.
Sự tương đồng về mặt cơ học
Cơ chế xúc tác của một loại enzyme thường được bảo tồn trong một siêu họ, mặc dù tính đặc hiệu của chất nền có thể thay đổi rất nhiều. Lấy lớp protease PA làm ví dụ, mặc dù các thành phần của bộ ba xúc tác đã trải qua quá trình tiến hóa khác nhau, tất cả các thành viên đều sử dụng cơ chế tương tự để thực hiện xúc tác ái nhân cộng hóa trị trên protein, peptit hoặc axit amin.
Ý nghĩa tiến hóa của các siêu họ protein
Siêu họ protein đại diện cho giới hạn của tổ tiên chung hiện có thể xác định được của chúng ta. Chúng là nhóm tiến hóa cổ xưa nhất được suy ra dựa trên bằng chứng trực tiếp. Các thành viên của một số siêu họ xuất hiện trong mọi giới sinh vật, điều này cho thấy tổ tiên chung cuối cùng của các siêu họ này đã tồn tại ở tổ tiên chung cuối cùng của mọi sự sống (LUCA).
Sự đa dạng hóa và chủ nghĩa bảo thủ về mặt cấu trúc
Hầu hết các protein đều chứa nhiều miền; trên thực tế, 66-80% protein ở sinh vật nhân chuẩn và khoảng 40-60% protein ở sinh vật nhân sơ có nhiều miền. Theo thời gian, nhiều miền đã được hòa trộn để tạo thành các siêu họ protein đa dạng mà chúng ta có ngày nay.
Phần kết luậnThông qua thảo luận trên, chúng tôi đã xác định được các siêu họ protein, không chỉ làm phong phú thêm hiểu biết của chúng ta về quá trình tiến hóa sinh học mà còn cung cấp những manh mối quan trọng cho nghiên cứu trong tương lai về khoa học sự sống. Khi công nghệ tiến bộ, hiểu biết của chúng ta về protein sẽ sâu sắc hơn, giúp chúng ta khám phá ra những bí ẩn sâu xa hơn của sự sống. Trong bối cảnh này, bạn có bao giờ tự hỏi những sinh vật cổ đại này để lại cho chúng ta bao nhiêu bí ẩn chưa được giải đáp trong dòng sông tiến hóa dài lâu không?
