神马文学网寻找蛋白质的隐蔽功能：生物体进化与蛋白质特征有关
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/29 17:07:36
在自然进化的历史长河中，生物体为了适应周边环境的变化，要么对自身功能进行必要的改变，要么被消灭或淘汰。但进化无疑是一个漫长而复杂的过程，生物将怎样应对这一挑战呢？以色列魏兹曼研究院的科学家通过模拟进化器观察发现，生物体中某些蛋白质所具有的活动特征，对其进化起着十分重要的作用。
该研究成果发表在最新一期的《自然遗传学》杂志上。
事实上，生物体的进化过程也是对自身产生很大伤害的过程。这种自我改变或突变对生物体本身产生的危害，可能比益处大几百倍。因此，如何减少生物体在进化过程中对自身带来的危害，一直是生物学家关注的问题。
魏兹曼研究院塔菲克博士领导的研究小组认为，拥有进行混杂活动或其他隐蔽活动能力的蛋白质，具有为自然物种完成新功能进化的天性。承担着进化功能的蛋白质，往往具有这样的特点：即它不仅承担着进化功能，而且还承担着一些与进化完全不相干的责任。例如，研究人员选择研究的一种酶（PON1），具有将胆固醇从动脉壁移开的功能，同时它还可以分解某些用于杀虫剂的化学物质。然而，PON1的主要功能，则是作为一种催化剂，用于移动一种称作“内酯”的化合物，而这项功能与前两者之间不存在任何联系。
为了弄清蛋白质的混杂功能具有什么样的进化优势，研究人员在实验室中建造了一个加速进化器，在完全随机的情况下，对不同的蛋白质（一种酶）进行基因译码的改变。进化的压力可以通过选取一些在混杂活动中具有高活跃性的突变异种显示出来。
经过几轮的改变和选择，研究人员观察到这些蛋白质发生了什么样的变化。正如期待的那样，它们有选择地增加着需要进行的活动。同时其他类型的活动强度，也经历着激烈的变化。但大多数情况下，尽管有些活动有较大幅度的增加，活动的总体强度却在急剧下降。因而，蛋白质的主要功能由于混杂活动的发生产生了急剧变化，而且所有这些活动，都发生在蛋白质完全相同的部位。
这一现象使研究人员得出这样一个观点，即“两个矛盾着的事物对生物体的存在是非常必要的。”一方面，生物体需要用充沛的精力来面对外界环境改变而产生的突变，在突变发生的时候，尽最大可能减少变化对生物体本身功能带来影响。另一方面，由于进化的要求，又需要生物体产生全新的功能特点。因此，面对进化的挑战，生物体不得不准备两手：用主要功能保持旺盛的精力和生命力，用混杂活动的功能对突变作出相应的反应。
根据常理，自然界物种的进化一般需要几千年的时间，其主要原因是，在蛋白质的混杂功能中，从来没有外界压力的干扰。研究人员认为，通过发现蛋白质这些潜在的“秘密”功能，不仅可以加快生物体进化的进程，而且可以减少由于进化给生物体自身带来的伤害。
（科技日报）
该研究成果发表在最新一期的《自然遗传学》杂志上。
事实上，生物体的进化过程也是对自身产生很大伤害的过程。这种自我改变或突变对生物体本身产生的危害，可能比益处大几百倍。因此，如何减少生物体在进化过程中对自身带来的危害，一直是生物学家关注的问题。
魏兹曼研究院塔菲克博士领导的研究小组认为，拥有进行混杂活动或其他隐蔽活动能力的蛋白质，具有为自然物种完成新功能进化的天性。承担着进化功能的蛋白质，往往具有这样的特点：即它不仅承担着进化功能，而且还承担着一些与进化完全不相干的责任。例如，研究人员选择研究的一种酶（PON1），具有将胆固醇从动脉壁移开的功能，同时它还可以分解某些用于杀虫剂的化学物质。然而，PON1的主要功能，则是作为一种催化剂，用于移动一种称作“内酯”的化合物，而这项功能与前两者之间不存在任何联系。
为了弄清蛋白质的混杂功能具有什么样的进化优势，研究人员在实验室中建造了一个加速进化器，在完全随机的情况下，对不同的蛋白质（一种酶）进行基因译码的改变。进化的压力可以通过选取一些在混杂活动中具有高活跃性的突变异种显示出来。
经过几轮的改变和选择，研究人员观察到这些蛋白质发生了什么样的变化。正如期待的那样，它们有选择地增加着需要进行的活动。同时其他类型的活动强度，也经历着激烈的变化。但大多数情况下，尽管有些活动有较大幅度的增加，活动的总体强度却在急剧下降。因而，蛋白质的主要功能由于混杂活动的发生产生了急剧变化，而且所有这些活动，都发生在蛋白质完全相同的部位。
这一现象使研究人员得出这样一个观点，即“两个矛盾着的事物对生物体的存在是非常必要的。”一方面，生物体需要用充沛的精力来面对外界环境改变而产生的突变，在突变发生的时候，尽最大可能减少变化对生物体本身功能带来影响。另一方面，由于进化的要求，又需要生物体产生全新的功能特点。因此，面对进化的挑战，生物体不得不准备两手：用主要功能保持旺盛的精力和生命力，用混杂活动的功能对突变作出相应的反应。
根据常理，自然界物种的进化一般需要几千年的时间，其主要原因是，在蛋白质的混杂功能中，从来没有外界压力的干扰。研究人员认为，通过发现蛋白质这些潜在的“秘密”功能，不仅可以加快生物体进化的进程，而且可以减少由于进化给生物体自身带来的伤害。
（科技日报）