遺傳比較可以深入了解動物 植物和細菌中關鍵細絲蛋白的進化
據(jù)A * STAR研究人員稱,不同生命領域的不同進化途徑導致了不同的細絲系統(tǒng),這些細胞系統(tǒng)是細胞結構和聚合蛋白質(zhì)運動的基礎。這項工作的重點是蛋白質(zhì)肌動蛋白,并提出動物,植物和細菌的不同系統(tǒng)是如何產(chǎn)生的。
肌動蛋白形成構成細胞骨架的細絲,提供可在其上局部組裝蛋白質(zhì)的支架,并驅(qū)動細胞的運動。雖然肌動蛋白及其絲的結構在所有動物和植物中相似,但細菌中肌動蛋白樣蛋白的結構明顯不同。來自A * STAR分子和細胞生物學研究所的Robert Robinson及其同事分析了各種生物中肌動蛋白樣蛋白之間的遺傳關系,以了解這些差異。
“通過比較在進化過程中不同時間點分化的生物體的基因組,我們可以繪制蛋白質(zhì)機器如何變得更加復雜的路徑,”羅賓遜說。“我們發(fā)現(xiàn)來自細菌,植物和動物的絲狀發(fā)力機器遵循不同的進化路徑。”
研究人員確定細菌具有“單絲一功能”設計,其中多種肌動蛋白樣蛋白具有不同的細胞功能。相比之下,植物和動物已經(jīng)形成了“通用的肌動蛋白池”系統(tǒng),其中單一類型的肌動蛋白參與許多細胞過程。
Robinson及其同事提出細菌細胞的功能要求導致肌動蛋白樣蛋白以不同的速率發(fā)展。例如,確保精確細菌細胞分裂所需的細絲需要在與制造細菌細胞壁有關的細絲的不同時間和位置形成。功能的差異導致結構的差異,導致蛋白質(zhì)的不同形式。
研究小組認為肌動蛋白參與動物和植物共同祖先的各種細胞過程意味著蛋白質(zhì)的任何變化都會影響這些功能,從而限制其進化途徑。羅賓遜說,令人大吃一驚的是,在這種限制性框架內(nèi)延伸長絲品種后來的推動導致了植物和動物之間實現(xiàn)細絲多樣性的不同機制。
“我們希望我們所定義的概念會影響與燈絲系統(tǒng)相關的思考,”Robinson解釋道。然而,他指出,人們對生命第三領域的肌動蛋白絲知之甚少:稱為古細菌的單細胞生物。“我們希望看到更多的古細菌基因組測序,以更好地了解肌動蛋白絲在進化分裂時的狀態(tài),”他總結道。
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