Durch die Zusammenführung der alten Geschichte der beiden Proteine wieder zum Leben, Forscher gefangen haben, einen Einblick in die Herkunft von einer Milliarde-Jahr-alten molekulare Partnerschaft.
Die Biochemikerin Dorothee Kern und Ihre Kollegen rekonstruierten ausgestorben sind zwei Formen der Zellteilung, Proteine, und dann beobachtet, im Labor, wie man verstärkt die Aktivität der anderen. Was Kern-team beobachtet, stellt die früheste bekannte Beispiel der beiden Proteine interagieren in einer Weise, die die Forscher berichteten 21. Februar in der Zeitschrift Science.
Interaktion, sogenannte allosterische regulation, findet zwischen vielen modernen Proteine, aber „wie so ein feature entwickelt, ist unerforschtes Gebiet,“ Kern sagt. Im Laufe der äonen, allosterische regulation ist zu einem unverzichtbaren Werkzeug für die Zellen. Als Zellen entwickelt aufwendiger Netzwerke der protein-Aktivität, Kern erklärt, Sie benötigten mehr differenzierte Kontrollen für Sie optimieren.
„Allosterische regulation ist wohl der größte evolutionäre Schritt in der Entwicklung höherer Organismen“, sagt Sie.
Kern, ein Howard Hughes Medical Institute (HHMI) Investigator an der Brandeis University, will enträtseln, wie Proteine und andere Moleküle arbeiten zusammen mit atomarer Auflösung und in Echtzeit. Aufzeigen, wie Proteine sich Verhalten, wie Sie senden Signalen, binden an andere Moleküle, oder kickstart-Chemische Reaktionen geben könnte Wissenschaftlern ein neues Fenster in drug discovery.
Kern entschied sich für das Studium ein protein namens Aurora Ein, weil es sehr wichtig bei der Zellteilung—Anomalien fahren kann Krebs-Wachstum—und weil es sich auf ein protein-partner genannt TPX2.
Während der Zellteilung, Aurora A dient zum verteilen von Chromosomen gleichmäßig auf die Tochterzellen. TPX2 Bindung an eine „allosterische site“ von Aurora A—ein Punkt, abgesehen von der active site des proteins. Dann, TPX2 bringt Aurora A auf die Website der Aktion und schaltet das protein in hohen Gang. Kern wollte wissen, wie die beiden Proteine‘ Partnerschaft entwickelt.
Organismen über den evolutionären Baum eine version der Aurora-A und TPX2 Proteine. Ersten, Kern, Studie Co-Autor Adelajda Hadzipasic, und Ihre Kolleginnen und Kollegen an die Brandeis-verglichen Versionen von Aurora-A und TPX2 aus eine vielfältige Reihe von Arten, einschließlich Bakterien, Pflanzen und Menschen. Dann, Sie haben eine Bioinformatik-Analyse, Reise in der Zeit zurück, um daraus die alten amino Säure-Sequenzen der beiden Proteine, die‘ ältesten gemeinsamen Vorfahren. Nächste, Sie verwendet diese Sequenzen zu erstellen, die alten Proteine.
„Evolution verwendet werden, um spekulativen Thema, aber es ist nun experimentell. Das ist das wirklich spannende an dieser Technik“, sagt Christopher Miller, ein HHMI Ermittler Alaun und kürzlich pensionierter Biochemiker, der früher nebenan Kern bei Brandeis.
Experimente im Labor lassen Kern-team anzeigen der Proteine‘ Ranken sich Geschichten. Zunächst mit 1,5 Milliarden Jahren, „Aurora“ Eine hatte, zu sich selbst zu aktivieren—keine TPX2 notwendig. Nach TPX2 zeigte sich, etwa eine halbe Milliarde Jahre später, das protein erhöhte Aurora-A die Produktivität, indem Sie es an der Baustelle. „Das schuf eine evolutionäre Steigerung der fitness“, sagt Sie.
Weil die Zusammenarbeit mit TPX2 steigerte die Aurora-A ‚ s Effizienz bei der Partnerschaft ertragen. Das gab den beiden Proteinen Zeit, Zifferblatt in eine komplexere Beziehung, Kern sagt. Im Laufe der Zeit, TPX2 nahm auf eine zusätzliche, neue Rolle—als Aurora A-Aktivator. Heute ist die moderne Aurora-A/TPX2-pair-Mädchen arbeiten kann, die 10 mal schneller als Aurora allein.
Und wenn der Kern-team kombiniert alte Aurora, Eine mit modernen TPX2, fanden Sie, dass die beiden Proteine aneinander gebunden überraschend gut—trotz fast einer Milliarde Jahre evolution dazwischen.
Das war nicht zu erwarten, Kern sagt. Konventionelle Weisheit gehalten, dass Proteine, die zusammen arbeiten, auch zusammen zu entwickeln—also eine änderung in einer der partner wird ergänzt durch eine komplementäre änderung in der anderen. Moderne TPX2, der Forscher dachte, würde wahrscheinlich gesammelt haben, zu viele änderungen, um die Verbindung mit einem so alten partner.
Kern löste dieses Geheimnis. Die Abschnitte von Aurora-A und TPX2, dass die Berührung blieb im wesentlichen die gleichen, die über 1 Milliarde Jahre, Ihr team entdeckt, sogar als andere Teile der Proteine verwandelt und im Laufe der Zeit verschoben.