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Lo studio statistico rivela i vincoli e le direzioni nell'evoluzione della struttura della proteina, funzione

Uno studio statistico recente ha rivelato alcune dei vincoli e delle direzioni nell'evoluzione della struttura e della funzione delle proteine. I migliori modelli della dinamica strutturale della proteina possono permettere che i ricercatori capiscano più di questo mistero fondamentale negli organismi viventi.

Le proteine eseguono le funzioni essenziali quali il trasporto, l'immunità e la catalisi materiali. Le varie funzioni delle proteine si sono evolute gradualmente nel corso di evoluzione.

dovuto disturbo termico, o il moto casuale degli atomi, proteine sposti le loro strutture mentre eseguono le loro funzioni. Questa dinamica accade solitamente nelle scale di tempi di periodo ridotto, a partire dai microsecondi (milionesimi dei secondi) ai millisecondi (millesimi dei secondi). Nel frattempo, le mutazioni genetiche possono anche piombo alle variazioni in strutture della proteina, piombo all'evoluzione delle proteine. Così trattamento evolutivo accade generazione dopo la generazione, che corrispondono ad una cronologia genealogica molto più lunga.

“Interessante, sebbene essendo due trattamenti completamente differenti, la dinamica e l'evoluzione delle proteine divida molte similarità. Tuttavia, non è facile da verificare quantitativamente e l'origine teorica della relazione ancora non è stata chiarita prima,„ ha detto l'Qian-Yuan Tang, il Ph.D., il co-author della ricerca pubblicata nelle lettere fisiche di esame e un ex ricercatore postdottorale all'università di Tokyo. Tang è corrente un ricercatore [DCE1] [TQ2] al centro di RIKEN per scienza di cervello nel Giappone.

Nella ricerca recentemente pubblicata, Tang ed il professor Kunihiko Kaneko, un esperto teorico in biologia dall'università di centro di ricerca di Tokyo per biologia di sistemi complessi, hanno analizzato le strutture delle centinaia di migliaia di proteine nei database scientifici. Queste proteine possono essere divise nei gruppi differenti basati sulla loro similarità strutturale. Le proteine nello stesso gruppo sono solitamente lo stesso genere di proteina in specie animali differenti. Per esempio, l'emoglobina ditrasporto della proteina del sangue in esseri umani, in ratti ed in pesci sarà nello stesso gruppo. Le variazioni strutturali all'interno di un gruppo riflettono l'evoluzione strutturale delle proteine. Ulteriore analisi indica che le variazioni strutturali che sono accaduto nell'evoluzione e nelle variazioni strutturali che sono accaduto nella dinamica funzionale delle proteine dividono lo stesso reticolo.

Che cosa stiamo trovando è una connessione fra le deformazioni provocate dal rumore termiche e dalle le deformazioni indotte da mutazione.„

Qian-Yuan Tang, Ph.D., co-author

“Questa corrispondenza fra la dinamica e l'evoluzione è dovuto il fatto che i mutamenti strutturali delle proteine dovuto le fluttuazioni e le mutazioni termiche dividono gli stessi vincoli,„ ha detto Kaneko.

Questi vincoli piombo ad un rapporto stretto fra le direzioni in cui il movimento funzionale della proteina e l'evoluzione strutturale tendono ad accadere. L'emergenza di tali vincoli può essere spiegata dal fatto che la struttura della proteina deve essere resistente a disturbo termico ed alle mutazioni genetiche, ma anche deve essere abbastanza sensibile alla funzione.

Una migliore comprensione di questa corrispondenza può fornire un modo unificato capire il comportamento funzionale delle proteine ed analizzare i loro vincoli evolutivi. Questi risultati egualmente danno una nuova prospettiva alla progettazione dei sistemi viventi funzionali e dei sistemi di intelligenza artificiale.

Source:
Journal reference:

Tang, Q-Y., et al. (2021) Dynamics-Evolution Correspondence in Protein Structures. Physical Review Letters. doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.098103.