Language
Country/Area
No result found
Bí mật từ cấu trúc này sang chức năng khác: Làm thế nào để protein phát triển thành các khả năng xúc tác độc đáo khác nhau?
Trong các sinh vật, protein không chỉ là các khối xây dựng cơ bản của sự sống, mà còn là chất xúc tác cho các phản ứng sinh hóa khác nhau.Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các nhà nghiên cứu đã dần hiểu được sự hiểu biết sâu sắc hơn về quá trình tiến hóa của protein và phát hiện ra những bí ẩn về khả năng xúc tác độc đáo của nó.Nguồn gốc của những khả năng này liên quan đến cấu trúc của protein là gì?
Superf Family protein là cụm protein lớn nhất được suy ra dựa trên tổ tiên chung.Khái niệm này không chỉ dựa trên sự tương đồng trình tự, mà còn về sự tương đồng về cấu trúc và cơ chế.
Phương pháp để xác định siêu họ protein
Việc xác định siêu họ protein thường được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau.Phương pháp phổ biến nhất là suy ra sự tương đồng bằng cách tương tự trình tự.Mặc dù sự tương đồng của các chuỗi được coi là một chỉ số tốt về tương quan suy luận, nhưng đây không phải là cách duy nhất.
Độ tương tự trình tự
Tương tự trình tự là một trong những phương pháp lâu đời nhất và được sử dụng phổ biến nhất.Vì các chuỗi axit amin thường bảo thủ hơn các chuỗi DNA, nên các vùng trình tự được bảo tồn trong nhiều trường hợp liên quan đến chức năng, đặc biệt là tại các vị trí xúc tác và liên kết.
Trong khi độ tương tự trình tự có thể cung cấp manh mối về tương đồng, sự tương đồng trình tự có thể phát hiện có thể không còn được hiển thị giữa các protein trong quá trình tiến hóa dài hạn.
Tương tự cấu trúc
So với trình tự, cấu trúc protein bảo thủ hơn trong quá trình tiến hóa.Ngay cả khi trình tự axit amin thay đổi đáng kể, các yếu tố cấu trúc thứ cấp và các vùng cấu trúc đại học của protein vẫn có thể được giữ lại.Thông qua chương trình liên kết cấu trúc, các nhà khoa học có thể tìm thấy các protein có nếp gấp tương tự, ngay cả khi trình tự của chúng cho thấy sự khác biệt đáng kể.
Sự tương đồng của các cơ chế
Trong cùng một siêu họ, cơ chế xúc tác của các enzyme thường được giữ lại.Mặc dù tính đặc hiệu cơ chất có thể khác nhau đáng kể, cấu trúc và thứ tự trình tự giữa các dư lượng xúc tác thường sẽ cho thấy sự tương đồng.
Ví dụ, mặc dù dư lượng bộ ba xúc tác trong họ PA đã tiến hóa thành khác nhau, các cơ chế xúc tác của chúng là tương tự nhau.
Tầm quan trọng của sự tiến hóa
Nghiên cứu về siêu họ protein thể hiện các giới hạn của khả năng xác định tổ tiên chung của chúng tôi.Nhiều thành viên của siêu họ xuất hiện trong vương quốc của tất cả các sinh vật, cho thấy tổ tiên chung của họ tồn tại trong tổ tiên chung cuối cùng của tất cả cuộc sống (Luca).
Phân thủ và cấu trúc chủ nghĩa bảo thủ
Hầu hết các protein có nhiều lĩnh vực, và theo nghiên cứu, khoảng 66-80% protein nhân chuẩn và 40-60% protein prokaryote có nhiều lĩnh vực.Sự kết hợp giữa các lĩnh vực này thường theo một loại kết cấu N bảo thủ đến C-terminal.Điều này ngụ ý rằng trong quá trình tiến hóa, có một số lượng tương đối hạn chế các kết hợp miền xảy ra tự nhiên, nhưng các kết hợp này có thể thực hiện nhiều chức năng.
Ví dụ, các thành viên của siêu họ alpha/β hydrolase có các tấm alpha/và được liên kết với thứ tự dư lượng của các bộ ba xúc tác, thực hiện nhiều phản ứng xúc tác khác nhau.
Ví dụ về siêu họ protein
Trong các superfamilies khác nhau, có nhiều ví dụ bắt mắt, chẳng hạn như: siêu họ miễn dịch, có cấu trúc giống như ghế sofa, liên quan đến các quá trình nhận thức và bám dính quan trọng.Ví dụ, các thành viên của siêu họ RAS chia sẻ một miền G xúc tác chung, chỉ ra rằng họ có chức năng sinh học tương tự.
Cơ sở dữ liệu và tài nguyên
Để hỗ trợ nghiên cứu về siêu họ protein, cộng đồng khoa học đã thiết lập nhiều cơ sở dữ liệu, như PFAM, prosite, v.v., giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cấu trúc và chức năng của protein.Ngoài ra, các thuật toán căn chỉnh cấu trúc như DALI cũng được sử dụng để tìm kiếm tương đồng về cấu trúc protein.
Cuối cùng, sự đa dạng của protein và sự tiến hóa của khả năng xúc tác của chúng đáp ứng nhu cầu của các sinh vật khi đối mặt với các thách thức môi trường khác nhau.Vì vậy, khi sự hiểu biết của chúng ta về siêu gia đình protein sâu sắc trong tương lai, chúng ta sẽ khám phá các cơ chế và chức năng xúc tác mới?
