У микрофона Марина Аствацатурян! Известно, что современные белки имеют высокую степень структурного разнообразия, однако почти нет сведений о том, как и когда в ходе эволюции цепочечная последовательность аминокислот, так называемая первичная структура белков, приобрела трехмерную форму. В журнале Structure, дочернем издании Cell, описаны результаты работ по восстановлению в лаборатории белка докембрийской эпохи, которому 4 миллиарда лет, и его рентгеноструктурному анализу. Речь идет о тиоредоксине, а точнее, тиоредоксинах, это класс небольших белков-ферментов, участвующих в реакциях окисления-восстановления и разрушающих серные мостики между другими белковыми молекулами. В ходе исследования была установлена высокая степень структурного сходства между всеми тиоредоксинами с момента возникновения жизни на Земле и по сей день. «До сих пор попытки понять эволюцию белковой структуры были основаны на сравнении структур современных белков. Но это все равно, что попытаться понять эволюцию птиц, сравнивая между собой нынешних пернатых», — цитирует одного из авторов исследования Хосе Санчес-Руиза (Jose Sanchez-Ruiz) из Университета Гранады (University of Granada) Genome Web. «Наш подход к изучению эволюционных изменений состоит в том, чтобы ‘докопаться ‘ до структуры ископаемого белка», — добавляет ученый. В своем недавнем исследовании Санчес-Руиз с коллегами построили филогенетическое дерево тиоредоксинов, проанализировав аминокислотные последовательности этих белков во всех доменах, то есть надцарствах, жизни: и у бактерий, и у архей, и у эукариотов. Благодаря этому филогенетическому дереву удалось воссоздать белки докембрийского периода в лаборатории и охарактеризовать их. В частности, было установлено, что древние тиоредоксины устойчивы к температурам выше 110 градусов Цельсия и стабильны в кислой среде. (Возможно, эти свойства имели важное значение для выживания организмов на первобытной Земле). В новом исследовании в сотрудничестве с Хосе Гавира (Jose Gavira) из Андалусийского Института наук о Земле (Andalusian Institute of Earth Sciences) при Испанском национальном совете по научным исследованиям (Spanish National Research Council) и Университете Гранады был проведен рентгеноструктурный анализ кристаллов воссозданных докембрийских тиоредоксинов. Пространственная структура древних белков – ровесников эпохи зарождения жизни на Земле — оказалась удивительно схожа со структурами современных тиоредоксинов при том, что аминоксилотные последовательности белков были очень разными. Авторы считают, что это открытие служит подтверждением теории прерывистого равновесия, или теории квантовой эволюции, которая предполагает, что эволюция организмов происходит скачками, перемежающимися с длительными периодами, в которых не происходит существенных изменений. «Кроме выяснения принципов эволюции структуры белков, воссоздание древних белков дает бесценную информацию о способе кодирования трехмерной структуры белка его аминокислотной последовательностью, а это, в свою очередь, указывает на возможность конструирования белков с новыми особенностями пространственной структуры, что важно для белковой инженерии и биотехнологии», — говорит Хосе Санчес-Руиз. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».

Ссылка на источник