萊斯大學(xué)的Peter Wolynes領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究為可折疊蛋白質(zhì)的進(jìn)化提供了新的見解。這項(xiàng)研究發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上。
萊斯大學(xué)和布宜諾斯艾利斯大學(xué)的研究人員利用能量景觀理論來區(qū)分蛋白質(zhì)序列的可折疊部分和不可折疊部分。他們的研究闡明了一個(gè)正在進(jìn)行的爭(zhēng)論，即在起源過程中僅編碼部分蛋白質(zhì)的DNA片段是否可以自行折疊。
研究人員將重點(diǎn)放在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)外顯子與蛋白質(zhì)可折疊性進(jìn)化之間的廣泛關(guān)系上。他們強(qiáng)調(diào)了外顯子和內(nèi)含子的重要性，外顯子是基因中編碼蛋白質(zhì)的部分，內(nèi)含子是基因翻譯成蛋白質(zhì)時(shí)被丟棄的沉默區(qū)域。理論生物物理中心(CTBP)聯(lián)合主任Peter Wolynes說：“利用現(xiàn)有的廣泛的基因組外顯子-內(nèi)含子組織和蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)，我們探索了外顯子邊界守恒，并使用能量景觀理論測(cè)量評(píng)估了其行為。”
當(dāng)基因片段在20世紀(jì)70年代被發(fā)現(xiàn)時(shí)，人們立即提出，通過分解序列，這種結(jié)構(gòu)有助于構(gòu)建可折疊的蛋白質(zhì)。Wolynes說，當(dāng)研究人員在20世紀(jì)90年代再次研究這個(gè)問題時(shí)，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)是模棱兩可的。
該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)評(píng)估了外顯子作為38個(gè)豐富且保守的蛋白質(zhì)家族的潛在蛋白質(zhì)折疊模塊。幾代人之后，外顯子可以沿著基因組隨機(jī)移動(dòng)，導(dǎo)致基因的重大變化和新蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。研究結(jié)果表明外顯子大小分布偏離指數(shù)衰減，表明存在進(jìn)化選擇。
“蛋白質(zhì)折疊和進(jìn)化是密切相關(guān)的現(xiàn)象，”布宜諾斯艾利斯大學(xué)(University of Buenos Aires)博士后研究員Ezequiel Galpern說。
天然蛋白質(zhì)是線性氨基酸鏈，通常折疊成緊湊的三維結(jié)構(gòu)來執(zhí)行生物功能。氨基酸的特定序列決定了最終的三維結(jié)構(gòu)。因此，外顯子翻譯成獨(dú)立折疊的蛋白質(zhì)區(qū)域或折疊子的想法非常有吸引力。
利用計(jì)算方法，研究人員測(cè)量了由外顯子編碼的氨基酸鏈折疊成穩(wěn)定的3D結(jié)構(gòu)的可能性，類似于完整的蛋白質(zhì)。他們的結(jié)果表明，雖然不是所有的外顯子都能產(chǎn)生可折疊的模塊，但在不同的生物體中一致發(fā)現(xiàn)的最保守的外顯子與更好的折疊子相對(duì)應(yīng)。
該研究發(fā)現(xiàn)，在某些球狀蛋白家族中，蛋白質(zhì)折疊和進(jìn)化之間存在相關(guān)性。蛋白質(zhì)折疊涉及氨基酸鏈在空間上的折疊，以在相關(guān)的時(shí)間尺度內(nèi)完成生物學(xué)功能。這種相關(guān)性是蛋白質(zhì)科學(xué)中的一個(gè)基本概念，使用基因組數(shù)據(jù)和能量函數(shù)進(jìn)行評(píng)估。
有趣的是，并不是所有的蛋白質(zhì)家族都有這種普遍趨勢(shì)，這表明其他生物因素可能影響蛋白質(zhì)折疊和進(jìn)化。研究人員的工作為未來的研究鋪平了道路，以了解這些額外的因素及其對(duì)進(jìn)化生物學(xué)的影響。
研究團(tuán)隊(duì)包括CTPB博士后研究員Carlos Bueno、萊斯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)研究生Hana Jaafari以及布宜諾斯艾利斯大學(xué)教授Diego U. Ferreiro。
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-7/20240705070838926.htm） | 
