美科學家確定一種人類蛋白進化細節

【資料簡介】

美科學家確定一種人類蛋白進化細節 

    人類腎上腺皮質激素受體蛋白在4.5億年的時間里發生結構變化，zui終進化出了特定的功能。

    美國科學家進行的一項研究確定了一種重要人類蛋白——腎上腺皮質激素受體（GR）的遠古原子結構，并且揭示出它在4.5億年歷史中的進化細節。這項的研究有助于澄清以來科學家在進化遺傳學上的一些爭論。相關論文日前在線發表于《科學》雜志上。
 
    論文作者、美國俄勒岡大學的Joseph Thornton表示：“我們從來沒有看得如此清楚、如此遠。新的研究讓我們從原子水平看清了進化塑造分子機器的機制，并推測出了這一歷史進化事件的順序過程。”
 
    在的研究中，Thornton和博士后Jamie Bridgham利用強大的計算和分子技術，重建了GR蛋白的遠古祖先。隨后，他們與北卡羅萊納大學的生物化學家Eric Ortlund和Matthew Redinbo一道，利用美國Argonne國家實驗室先進光子源的超高能X射線，繪制了遠古蛋白當中2000個原子的位置圖。在此基礎上，研究人員追溯研究了過去4.5億年里，該蛋白的原子架構是經過怎樣改變，從而進化出現今的特殊功能——讓細胞能夠響應。

    通過分析原子結構，研究人員發現，在幾億年的時間里，遠古GR蛋白共發生了7次較大的變異。同時，科學家認為，GR蛋白如果要對產生響應，則在幾次主要變異之前，都必須發生一些相對較小甚至可以忽略的“自由變異”。在這種關聯的基礎上，研究人員zui終推測出了GR蛋白所有基因變異的順序。

    研究結果表明，GR蛋白所發生的zui根本的變異是使蛋白的某一區域整體發生了重新裝配，從而使一部分原子接近。而這一區域發生的另一個重要變異創建了原子與新的緊密相互作用。值得注意的是，在這兩個過程之前，GR蛋白發生了許多“自由變異”，這從結構上支撐了GR蛋白的特定部分，使其能夠承受zui終的改變。   

    Thornton表示，這些自由變異*是碰巧發生的事情，但如果不是它們首先發生，之后的較大變異就不會是一條通向GR蛋白新功能的進化之路。要是幾億年的過程重新來過，現在出現的很可能就是*不同的基因序列和蛋白功能機制。   

    NSF項目主任Dianna Padilla評價說：“該研究成果是許多科學家的夢想，它解答了一個十分重要的問題，即適應性是通過較大的還是較小的變異發生的。新的研究結果說明，小的變異才能使較大的適應性發生并且得到改善。”