Strona główna > biologia, ewolucja, nauka > Odtwarzanie ewolucyjnej taśmy

Odtwarzanie ewolucyjnej taśmy

Wrzesień 25, 2007 Dodaj komentarz Go to comments

Jakiś czas temu wspominałam o próbach odtwarzania ewolucji receptorów mineralokortykoidowego (MR) i glukokortykoidowego (GR). Powstały one przez duplikację genu. Oba receptory można aktywować za pomocą 11-deoksykortykosteronu (DOC). Ponadto GR rozpoznaje kortyzol, ale jest niewrażliwy na aldosteron, natomiast MR rozpoznaje aldosteron, ale jest też wrażliwy na kortyzol (choć w mniejszym stopniu). Wiadomo też, że aldosteron pojawił się znacznie później, niż pozostałe ligandy, i niż jego receptor. Na podstawie sekwencji receptorów kortykoidowych u różnych stworzeń naukowcy odtworzyli przodka tych receptorów (AncCR) sprzed 470mld lat. Przodek jest wrażliwy na aldosteron, DOC i kortyzol. W wyniku duplikacji powstały z niego geny, z których jeden dał początek receptorom mineralokortykoidowym, a drugi – glukokortykoidowym (GR).

Receptor AncCR różni się od przodka receptorów glukokortykoidowych (AncGR1) zaledwie 25 podstawieniami aminokwasów. Ten ostatni występował u żyjącego 440 mln lat temu zwierzęcia – wspólnego przodka kręgowców chrzęstnoszkieletowych i kostnoszkieletowych. Kolejne 36 substytucji i jedna delecja doprowadziły do powstania białka nazwanego AncGR2 – receptora występującego u przodka ryb kostnoszkieletowych i czworonogów. AncGR1 był wrażliwy na aldosteron, DOC i kortyzol, natomiast AncGR2 zachowywał się już jak współczesne receptory glukokortykoidowe.

Tym razem naukowcom bardzo pomogło badanie struktury odtworzonego białka i jego kompleksów z hormonami za pomocą krystalografii. Przyjrzeli się strukturom białka zawierającym różne zestawy mutacji, które doprowadziły do zmiany jego funkcji. Pięć najbardziej konserwowanych mutacji (cztery substytucje i jedna delecja) występuje w jednej wersji we wszystkich receptorach glukokortykoidowych pochodzących od AncGR2, a w drugiej we wszystkich receptorach zachowujących się tak, jak przodek (AncCR). Poprzednie prace wykazały, że wprowadzenie dwóch z nich (S106P i L111Q) do AncCR powoduje, że ten receptor staje się bardziej wrażliwy na kortyzol, niż na aldosteron. Jednak wprowadzenie tylko tych dwóch zmian nie likwiduje całkowicie powinowactwa do aldosteronu. Naukowcy uznali więc, że należy sprawdzić, czy za całkowity zanik wrażliwości na aldosteron w receptorach glukokortykoidowych odpowiedzialne są pozostałe trzy konserwowane mutacje (L29M, F98I i delecja S212Δ). Okazało się jednak, że wprowadzenie tych mutacji do sekwencji AncGR1 powodowało powstanie niefunkcjonalnego białka, niezależnie od tego, czy pierwsze dwie zmiany już tam były, czy też nie.

Naukowcy znów zajęli się analizą krystalograficzną struktury białka, aby określić, jak owe trzy mutacje wpływają na ułożenie białka w przestrzeni. Taka analiza – umożliwiająca określenie położenia wszystkich aminokwasów w przestrzeni – pozwoliła im wytypować dwie dodatkowe mutacje, które mogły wpływać na zwijanie białka w newralgicznych miejscach. Przygotowali więc białka AncGR1 zawierające (lub nie) także i te zmiany, a następnie zbadali ich powinowactwo do hormonów. Okazało się, że te dwie mutacje same nie mają żadnego wpływu na funkcjonowanie receptora, ale stabilizują strukturę białka na tyle, że umożliwiają wprowadzenie tych trzech zmian, które całkowicie likwidują wrażliwość receptora na aldosteron. W ten sposób udało się odtworzyć niemal po kolei siedem kroków, dzięki którym z receptora wrażliwego na aldosteron i kortyzol powstał wyspecjalizowany receptor glukokortykoidowy odpowiadający na kortyzol, ale niewrażliwy na aldosteron.

Thornton i współautorzy zwracają uwagę, że zmiana wpływająca na funkcję białka mogła zostać wprowadzona dopiero wtedy, kiedy przypadkowe mutacje przygotowały odpowiednie tło. Wzorem Stephena Jay Goulda konkludują, że gdyby puścić taśmę z życiem jeszcze raz, takie mutacje „tła” mogłyby się nie pojawić, a zatem ewolucja potoczyłaby się innym torem.

Kategorie:biologia, ewolucja, nauka
  1. Brak komentarzy.
  1. Październik 12, 2007 o 4:43 pm
  2. Październik 27, 2007 o 12:19 pm

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d bloggers like this: