ランダムに生成されたまったく新しい酵� 変異細菌を救助する

「培養で増殖し、カバースリップに付着した大腸菌(E.拡大/エシェリヒアの走査型電子顕微鏡写真 培養で増殖し、カバースリップに付着した大腸菌(大腸菌)。 / Flickr

タンパク質はアミノ酸の鎖であり、各鎖は連鎖しています 生命が依存している20個のアミノ酸のいずれかを保持できます。 もし、あんたが 可能性のあるタンパク質の数である各リンクをランダムに選択することでした 天文学的なレベルにかなり早く到達することになります。

では、生命はどうやって完全に新しい遺伝子を進化させるのでしょうか? 1 ラボは独自のタンパク質を作ることでその質問に答えています ゼロから。

2016年にさかのぼると、同じラボで、新しいランダムな タンパク質は本質的な機能を果たすことができます。 そして、それらの新しいタンパク質 本当に新しいものでした。 彼らはアミノを作った科学者によって生成されました ランダムに酸配列を作成してから、 タンパク質によく見られる安定したらせん構造。 これら 次に、タンパク質をスクリーニングして、大腸菌を救助できるものがあるかどうかを確認しました。 生存に不可欠な遺伝子が欠落していた。

成功した3つのタンパク質 不足している遺伝子の本質的な機能のため。 しかし、彼らはそうしなかった 触媒として作用することにより(それらは酵素ではなかったことを意味します)。

しかし、Nature Chemical Biologyの最近の論文では、研究室 1つの新しいタンパク質が触媒として機能したことを報告しています。

TheE。 これらの実験で使用された のために媒体で提供される鉄を使用する能力 通常この機能を提供する遺伝子の削除。 だから 実験は、ランダムに生成されたタンパク質かどうかを確認するテストでした 鉄との反応を触媒することができるでしょう。 3つのタンパク質 2016年にこのテストに合格したが、単に遺伝子を変更した 鉄が他を通して利用可能になるように活動 経路。

最近の酵素を生成するために、研究者は 突然変異体をすでに救助したタンパク質。 coliそしてそれをランダム突然変異誘発にかけた。 これは最終的に 鉄放出酵素を生成しました。 天然の酵素と同じように、 この合成物は、その基質に対してキラル選択性があり、 つまり、1つの構造形式でしか機能しないことを意味します 鏡像ではなく分子。

しかし、天然酵素との類似性はそこで終わります。 この合成酵素のアミノ酸配列とは関係ありません それが置き換える細菌の酵素。 これにより、 とても難しい。 通常、これはタンパク質を比較することで行われます 他の種からの類似のものに問題がある:明らかにない ここのオプション。 また、研究者はそれを結晶化しようとしました。 彼らはその構造を理解することができますが、契約はありません。

そこで彼らはアミノ酸を一つずつ変異させ始め、 突然変異は酵素を不活性にした。 これは彼らに言った 置換された元のアミノ酸が重要になります。 この 方法は、構成する5つの特定のアミノ酸を明らかにした おそらくアクティブなサイト。 タンパク質の構造を予測するソフトウェア タンパク質のアミノ酸配列が与えられ、これらが 5つは近くにある必要があり、1つの構造を吐き出しました。 おそらくそうでした。

そして、アミノ酸配列のように、構造はそう見えました ネイティブの酵素とは全く異なります 酵素は完全に新しいメカニズムで機能しなければならないと思います。

科学者は、この酵素を合理的な種類を使用せずに作成しました 設計または戦略; 彼らはただランダムなアミノを駆使していた 酸配列と細菌を持つことは、彼らが何をすることができるかを決定 彼らは欲しかった。 完全に不自然な収束の場合 進化、研究者は共有しないタンパク質を作りました 1つの進化がヒットしたシーケンス、構造、またはメカニズ� upon-まだ同じ機能を実行します。 千倍遅い 自然なものですが、さらに時間が与えられれば良くなるかもしれません 進化します。

Nature Chemical Biology、2018。DOI:10.1038 / NCHEMBIO.2550(約 DOI)。

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