2017. november 23. csütörtök
Kelemen, Klementina
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
A kihalt enzimek felélesztése rámutat, milyen stratégiával újít az evolúció - 2012-12-18 12:22:26 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
A kihalt enzimek felélesztése rámutat, milyen stratégiával újít az evolúció

A Földet ma benépesítő élőlények sokszínűsége annak köszönhető, hogy őseik tökéletesítették a folyton változó környezethez való alkalmazkodásukat, másrészt pedig időről időre teljesen új tulajdonságok is jelentek meg bennük. Ez végső soron újabb és újabb fajok kialakulásához vezetett. Azonban pusztán a ma élő organizmusok génjeinek ill. fehérjéinek tanulmányozásával nem kaphatunk teljes képet az evolúciós újítások mögött meghúzódó folyamatokról, mert a legfontosabb lépések a földtörténet korábbi szakaszaiban mentek végbe.

Leuven-i, Gent-i és a Harvardon dogozó tudósok új kutatásukban a mai élesztőkkel kapcsolatos tapasztalatokat felhasználva rekonstruálták, hogyan nézhetett ki ezeknek az egysejtű gombáknak a 100 millió évvel ezelőtt élt őse, mennyivel volt primitívebb a metabolikus enzimkészlete mai leszármazottaiénál. A kutatás célja az volt, hogy felderíthessék, az új gének hogyan keletkeznek, hogyan hatnak az adott élőlény túlélési esélyére, illetve, hogy az új gének funkciója és az új enzimek működése létrejöttüket követően hogyan változik meg. Az új gének keletkezésének egyik legfontosabb forrása a génduplikáció, vagyis egy génből két, megegyező másolat keletkezése. Ennek során az egyik génmásolat folytathatja korábbi munkáját, azaz az eredeti enzim kódolását, míg a másik szabadon megváltozhat, és esetleg teljesen új, hasznos funkció ellátását végezheti – ezt nevezik neo-funkcionalizációnak. Ehhez természetesen előbb véletlenszerű változásokon, mutációkon kell keresztülmennie. Más esetekben a két új gén csak kisebb változásokon megy át, és immár külön-külön látnak el olyan funkciókat, melyeket az eredeti gén által kódolt enzim egymaga elvégzett (csak épp kevésbé jól). Ez a szub-funkcionalizáció folyamata. Emellett az is előfordulhat, hogy mindkét génpéldány megtartja az eredeti funkciót, így csak a géndózis és ezzel a szintetizálódó enzimek száma nő.

A génduplikáció jelensége régóta ismert az evolúcióbiológiában, számos példával bizonyították már működését, azonban az, hogy pontosan hogyan is történik a génduplázódás, nem ismert pontosan. A PLOS Biology folyóiratban megjelent új közlemény éppen ezt a kérdést járja körül. A különböző egyetemeken dolgozó szerzők figyelmüket azon enzimek, illetve az enzimeket kódoló gének felé fordították, melyek az elmúlt 100 millió évben lehetővé tették az élesztők számára, hogy a megjelenő új táplálékforrásokat kiaknázhassák. A kutatócsoport tagjai bioinformatikai módszerekkel ’felélesztették’, azaz lemodellezték az ősi élesztőgéneket, hogy megvizsgálhassák, az általuk kódolt enzimek milyen módon láthatták el funkciójukat, és milyen változásokon mentek keresztül.

Az általuk vizsgált enzimcsoport őse az élesztők evolúciójának korai szakaszában a maltóz nevű cukor felhasználását segítette, miközben csekély mértékben az izomaltózt is képes volt bontani. Később ezen enzim génje megduplázódott, és az új példány fokozatosan megváltozva már egy olyan enzimet kódolt, mely más cukorforrások felhasználásához jelentett nagy segítséget a gombáknak. Ezen enzimek számítógépes modellezés segítségével történő felélesztése lehetőséget adott a kutatóknak, hogy atomi szinten elemezhessék struktúrájukat, működésüket, hatékonyságukat és specificitásukat, valamint ezen jellemzők evolúciós változásait. Így lépésről lépésre nyomon lehetett követni az enzimek evolúcióját, az enzimcsaládok feladatainak kibővülését és az egyes enzimek evolúciós optimalizációját. Kiderítették azt is, hogy az ősi enzim bárhogy is változott volna, sosem lett volna képes egyszerre jól bontani az izomaltózt és a maltózt is. Így mindenképp szükség volt a génduplikációra és az azt követő szub-funkcionalizációra, hogy az élesztők mindkét cukrot jól hasznosíthassák.


A maltózt ill. az izomaltózt bontó enzimverziók rekonstruált aktív központjai (a cikkből).


"Szekvencia-rekonstrukciós algoritmusokat használva modelleztük, hogyan nézhetett ki több tucat mai DNS-szekvencia ősi verziója. Ezzel fel tudtuk építeni az ezek által kódolt ősi proteineket, amiket összehasonlítottunk a mai enzimekkel” – írta le a kutatás fázisait Steven Maere, a munka egyik vezetője. "Vizsgálatunkat arra a folyamatra fókuszáltuk, melynek során az élesztők képessé váltak különböző cukrok lebontására. Kiderült, hogy a gabonaszemekben is megtalálható maltózt lebontó enzim génjéből számos kópia képződött az evolúció során. Némely gén kisebb változásokon ment át, így az általuk kódolt enzimek újfajta cukrok lebontására lettek képesek. Az adott proteinekben végbemenő változásokat modelleztük, így képet kapva arról, hogyan eredményezheti néhány apró változás a DNS-ben teljesen új funkciók kialakulását” – fejtette ki Karin Voordeckers, a tanulmány első szerzője. A tanulmány egyedülállóan részletes betekintést enged az evolúció molekuláris szintű történéseibe, így az élesztők enzimjeinek modellezésével nyert eredményeket a kutatók az egész élővilág evolúciójára nézve kiterjeszthetőnek tartják.
 

Forrás: Phys.org, Kép


2012. december 18.

Walter P. Pfliegler
Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 4, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés