Эволюция дарвиновского естественного отбора чрезвычайно сильна - как в природе, так и в лабораториях. Используя «лабораторную эволюцию», мы можем взять фермент, который сочетает в себе случайные мутации и функциональный отбор, и улучшить его функцию более чем в 1000 раз. Вы можете увидеть доказательства того, что наука использует преимущества эволюции в разных областях, от синтезированных лекарств, используемых для предотвращения повторных сердечных приступов (бета-блокаторы), до разработки терапевтических антител против опухолей..
Однако ничто не развивается, если оно уже не существует. Когда жизнь зародилась более трех миллиардов лет назад, какая искра создала что-то из случайности?
Исследователи из Института биомедицинских открытий Монаша (BDI) определили то, что они назвали «элементами структурной емкости» в мутировавших белках, которые связаны со многими различными типами заболеваний человека, в частности с рядом видов рака.
Структурно-емкостные элементы представляют собой локализованные области беспорядка в белках, которые сохраняют способность объединяться в «микроструктуры» после введения мутации. Они действуют как зародышевые семена или «сырье» для продолжения эволюции, обеспечивая основу ускоренного механизма дарвиновской эволюции путем естественного отбора, дополняя медленный и постепенный процесс классической дарвиновской эволюции.
Это открытие было недавно опубликовано в Журнале молекулярной биологии. Ведущий исследователь этой статьи, доцент Эшли Бакл, объяснил значение этого открытия.
"До сих пор преобладающее убеждение среди структурных биологов заключалось в том, что мутации, связанные с болезнью, действуют путем разрушения белковых структур - обычно это называется парадигмой "потеря структуры-функции". Однако недавно было обнаружено, что более 40% белков вообще не имеют четко определенной структуры», - сказал доцент Бакл.
"Это побудило нас задать совсем другой вопрос и перевернуть преобладающее мнение с ног на голову", - сказал он.
Исследовательская группа проанализировала многие из этих мутаций, связанных с заболеванием, и обнаружила, что эти «элементы структурной емкости» могут позволить мутациям вызвать «приобретение функции», индуцируя структуру там, где ее раньше не было.
Мы поняли, что наша работа может иметь различные последствия. Она не только проливает свет на эволюцию белковых структур, но и может дать представление о инженерии быстро эволюционирующих белков, а также о выявлении и селективном нацеливании на болезни человека. эпитопы, - сказал он.
"Понимание того, может ли мутация изменить форму белка и каким образом, будет иметь решающее значение для нацеливания этого белка на использование в терапии, которая распознает мутировавшую область."