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血红蛋白进化复杂性的起源

来源:中检健康 编辑:中检健康 时间:2020-05-22
美国芝加哥大学Joseph W. Thornton研究组取得最新进展。他们揭示了血红蛋白进化复杂性的起源。2020年5月20日,《自然》发表了这一成果。

他们使用祖先蛋白重建和生物物理分析方法来阐明脊椎动物血红蛋白的起源,脊椎动物血红蛋白是旁系α-和β-亚基的异四聚体,它通过以适度亲和力协同结合氧来介导呼吸氧的运输和交换。他们证明了现代血红蛋白是从古老的单体演变而来的,并表征了现代四聚体通过其进化的历史“缺失环节”——一种具有高氧亲和力的非协同同型二聚体,在基因复制之前就已经存在,产生了不同的α-和β-亚基。

仅将两个复制后的历史替代物重新引入到祖先蛋白中,就足以通过与相对的亚基上更古老的残基形成有利的接触而引起明显的四聚化。这些表面代替显著降低了氧亲和力,甚至赋予了协同作用,因为氧结合位点与多聚界面之间的古老联系已经是蛋白质结构的固有特征。

他们的发现表明,进化可以通过简单的遗传机制产生新的复杂分子结构和功能,这些机制将现有的生物物理结构募集到更高级别的架构中。

据了解,大多数蛋白质结合成具有特定结构的多聚体复合物,这些结构通常具有功能特性,例如协同配体结合或变构调节。目前尚无关于多聚体及其功能在进化过程中如何产生的详细见解。

文章来源:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2292-y


作者:科学网 小柯机器人
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