Ampliar / Colorized micrografía electrónica de barrido de Escherichia coli (E. coli), cultivado en cultivo y adherido a un cubreobjetos. / Flickr
Las proteínas son cadenas de aminoácidos, y cada enlace en la cadena puede contener cualquiera de los 20 aminoácidos de los que depende la vida. Si tu eran elegir cada enlace al azar, el número de proteínas posibles termina alcanzando niveles astronómicos bastante rápido.
Entonces, ¿cómo termina la vida evolucionando genes completamente nuevos? Uno laboratorio ha estado respondiendo esa pregunta haciendo sus propias proteínas desde cero
En 2016, el mismo laboratorio descubrió ese nuevo y aleatorio Las proteínas pueden realizar funciones esenciales. Y esas nuevas proteínas Eran realmente nuevos. Fueron generados por científicos que hicieron amino secuencias de ácido al azar y luego mantuvieron cualquiera que se doblara en el estructuras helicoidales estables que se encuentran comúnmente en proteínas. Estas Las proteínas se examinaron para ver si alguna podía rescatar a E. coli que les faltaba un gen esencial para la supervivencia.
Tres proteínas tuvieron éxito, lo que indica que compensaron para la función esencial del gen faltante. Pero no lo hicieron. actuando como un catalizador (lo que significa que no eran enzimas).
En un artículo reciente en Nature Chemical Biology, sin embargo, el laboratorio informa que una proteína más nueva ha actuado como catalizador.
El e. coliused en estos experimentos carecía de la capacidad de usar el hierro proporcionado en su medio debido a la deleción de un gen que normalmente proporciona esta función. Entonces el los experimentos fueron una prueba para ver si una proteína generada al azar sería capaz de catalizar reacciones con hierro. Las tres proteínas que había pasado esta prueba en 2016, sin embargo, simplemente gen alterado actividad para que el hierro esté disponible a través de otra caminos
Para generar la enzima reciente, los investigadores tomaron una de las proteínas que ya rescataron al mutanteE. coliy lo sometió a mutagénesis aleatoria. Esto finalmente produjo una enzima liberadora de hierro. Al igual que la enzima natural, este sintético tiene una preferencia quiral por su sustrato, lo que significa que solo puede funcionar con una forma estructural de la molécula y no su imagen especular.
Pero sus similitudes con la enzima nativa terminan ahí. la secuencia de aminoácidos de esta enzima sintética no tiene relación con La enzima bacteriana que reemplaza. Esto hizo descubrir cómo funciona muy dificil. Por lo general, esto se hace comparando la proteína en cuestión a similares de otras especies: claramente no es un Opción aquí. Los investigadores también trataron de cristalizarlo, lo que les dejaría descubrir su estructura, pero no hay trato.
Entonces comenzaron a mutar aminoácidos uno por uno para ver qué mutaciones dejaron la enzima inactiva. Esto les dijo que el el aminoácido original que había sido reemplazado debe ser importante. Esta método reveló cinco aminoácidos particulares que comprenden el probable sitio activo. Cuando un software que predice estructuras de proteínas se le dio la secuencia de aminoácidos de la proteína y se le dijo que estos cinco tuvieron que estar juntos, escupió una estructura que Parecía lo más probable.
Y al igual que la secuencia de aminoácidos, la estructura se veía tan totalmente diferente de la enzima nativa que los investigadores piensa que la enzima debe funcionar a través de un mecanismo completamente nuevo.
Los científicos hicieron esta enzima sin usar ningún tipo de racional diseño o estrategia; solo estaban dando vueltas con amino al azar las secuencias ácidas y las bacterias determinan si podrían hacer qué ellos querían En un caso completamente ideado de convergencia evolución, los investigadores hicieron una proteína que no comparte un secuencia, estructura o incluso mecanismo con el único golpe de evolución sobre — sin embargo, realiza la misma función. Mil veces más lento que el natural, pero podría mejorar si se le da más tiempo para evolucionar.
Nature Chemical Biology, 2018. DOI: 10.1038 / NCHEMBIO.2550 (Acerca de DOIs).
