Analiza filogenetyczna służy do klasyfikowania obiektów o ustalonym pokrewieństwie, a w biologii badania relacji między organizmami lub genami w celu poszukiwania ich wspólnych przodków oraz analizy pochodzenia. Po raz pierwszy naukowcom udało się zrekonstruować drzewo filogenetyczne całej rodziny enzymów metabolicznych - wyniki publikuje czasopismo “PNAS“.
Prof. uprawy roli i roślin - Gustavo Caetano-Anollés z University of Illinois (USA) powiedział, że jego zespół był zainteresowany tym, jak ewoluują różne struktury organizmu, a nie całe organizmy. “Wykorzystujemy metodę analizy filogenetycznej, której używają naukowcy zajmujący się taksonomią do stworzenia drzewa życia i stosujemy ją do rozwiązania pytań natury biochemicznej“, powiedział Caetano-Anollés.
Za pomocą metod bioinformatycznych badacze przeanalizowali dwie duże bazy danych: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) zawierającą opisane szlaki metaboliczne i bazę danych Structural Classification of Proteins (SCOP). Naukowcy skupili się analizie tych regionów białek, które ulegają największemu pofałdowaniu i które są wspólne dla wielu różnych klas enzymów. regiony te, zwane domenami, odpowiedzialne są za umożliwianie zachodzenia reakcji katalitycznej między substratami i powstawania produktów. Wyniki badań zostały zawarte w nowej bazie danych o nazwie MANET (ang. Molecular Ancestry Network). Na przykład drzewo filogenetyczne enzymów zaangażowanych w szlaku metabolicznym puryny pokazuje, że część niedawno wyewoluowanych enzymów zawiera w sobie również komponenty białek z zamierzchłych czasów. “W niektórych przypadkach w białkach mamy stare i nowe domeny współpracujące ze sobą“, podsumował Caetano-Anollés.
Z 776 przeanalizowanych domen białek pośród 200 gatunków organizmów, ślady obecności 16 domen znaleziono we wszystkich enzymach, z których 9 było obecnych na najwcześniejszym etapie ewolucji białek. Okazało się, że te 9 domen białkowych odgrywa ważną rolę w metabolizmie RNA, a szczególnie w zamianie zasad purynowych na pirymidynowe i odwrotnie. W związku z tym odkrycie to wzmacnia hipotezę, że RNA było obecne w najwcześniejszych etapach ewolucji i pełniło ważne funkcje katalityczne, które następnie przejęły inne białka. RNA do dziś jednak zachowało część zdolności katalitycznych. Ponadto analiza bioinformatyczna baz danych KEGG i SCOP wykazała, że część prehistorycznych pofałdowań białek była wspólna dla różnych królestw: bakterii, pierwotniaków, archeowców, grzybów, roślin i zwierząt.
hlbiotech
źródło: University of Illinois News Bureau
———————————
Oryginalna publikacja: Gustavo Caetano-Anollés, Hee Shin Kim, and Jay E. Mittenthal, “The origin of modern metabolic networks inferred from phylogenomic analysis of protein architecture”, PNAS, May 29, 2007, vol. 104, no. 22, 9358-9363, Published online before print May 21, 2007, doi:10.1073/pnas.0701214104
