Эволюция: молекулярные машины

Почти все, на чем основывается функционирование живых клеток, обеспечивается молекулярными машинами – физическими комплексами специализированных белков (протеинов), которые слаженно работают над выполнением определенной биологической функции. Для ученых долгое время оставалось загадкой, как шаг за шагом в процессе эволюции образовались такие конструкции, оставаясь любимой темой креационистов.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, команда ученых из Университета Чикаго и Орегон, показали, как через несколько небольших, но весьма вероятных мутаций 80 млн. годов назад молекулярная машина начала усложняться.

Ученые на биохимическом уровне воссоздали древние гены и исследовали их функции, которые они выполняют в современных организмах, и показали, что новый компонент включался в машину только тогда, когда происходили селективные потери функции, а не появление дополнительных.

Стратегия эксперимента заключалась в воссоздании молекулярного путешествия во времени и характеризации всех протеинов этой молекулярной машины сразу, и после увеличения комплексности.

Ученые сконцентрировались на молекулярном комплексе В-Фазного протонного насоса, который помогает поддерживать должный уровень кислотности в клетке.

Одним из основных компонентов насоса является «колесо», благодаря которому происходят перемещения ионов водорода через мембраны. У большинства видов колесо образуется из всех шести копий двух различных протеинов, но в грибах в этот комплекс также включен и третий тип белка.

Чтобы понять, как росла комплексность колеса, Торнтон вместе с коллегами воссоздали предка версии белков колеса сразу и после того, как был включен в его состав третий белок.

Они впервые «прошлись» по отдельным генам во времени, к тому же, впервые, когда подход был применен для всех компонентов молекулярной машины.

Ученые пришли к выводу, что функции предкового белка распределили между собой удвоенные копии, а увеличение комплексности (сложности) происходило за счет соответствующих потерь предковых функций, а не за счет приобретения новых. Сконструировав предковые белки, слитые друг с другом в специфической ориентации, ученые показали, что удвоенные протеины теряли свою способность взаимодействовать с некоторыми другими белками колеса.

Поделиться с друзьями:

Также интересно:


Рубрика: Биология
Вы можете следить за обсуждением этой записи с помощью RSS 2.0. Вы можете оставить комментарий, или trackback с вашего сайта.
Оставить комментарий