科學(xué)家揭示蛋白互作進(jìn)化速率
日期:2011-05-12 08:08:41
5月9日美國密歇根大學(xué)與四川大學(xué)的研究人員聯(lián)合在國際著名期刊美國《國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上發(fā)表了題為“Measuring the evolutionary rate of protein–protein interaction”的研究論文。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是著名華人學(xué)者張建之教授。其早年畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)。1998年美國賓西法尼亞州立大學(xué)遺傳學(xué)博士畢業(yè),師從著名的分子進(jìn)化學(xué)家根井正利(Masatoshi Nei),現(xiàn)為、美國密歇根大學(xué)生態(tài)學(xué)進(jìn)化生物學(xué)系教授,是基因重復(fù)、適應(yīng)進(jìn)化等研究領(lǐng)域國際著名學(xué)者,已在Nature Genetics、PNAS、Trends Genetics等刊物上發(fā)表論文數(shù)十篇。四川大學(xué)的徐懷亮教授作為作者之一參與了該研究項(xiàng)目。
生命是由基本組成物質(zhì)(蛋白質(zhì)、核酸等)經(jīng)過漫長的進(jìn)化演變形成的復(fù)雜系統(tǒng),因此生物大分子的進(jìn)化研究對(duì)于揭示生命的起源和進(jìn)化機(jī)制有著非常重要的意義。盡管科學(xué)家們通過大量研究已獲得了數(shù)百種物種成千上萬個(gè)基因編碼蛋白質(zhì)序列進(jìn)化的信息,然而與之相對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)功能進(jìn)化的信息卻仍知之甚少,尤其在基因組水平。究其原因主要是由于蛋白質(zhì)之間的功能存在這極大的多樣性,因此很難精確估計(jì)和比較蛋白質(zhì)的功能進(jìn)化速率。由于大部分的蛋白質(zhì)是通過與其他蛋白質(zhì)之間的相互作用(PPI)發(fā)揮其功能的,而蛋白質(zhì)間的相互作用可通過標(biāo)準(zhǔn)分析進(jìn)行測(cè)定,因此估算蛋白質(zhì)間相互作用的進(jìn)化速率可用來測(cè)量蛋白質(zhì)功能的進(jìn)化速率。
在這篇文章中,研究人員對(duì)克魯雄酵母(Kluyveromyces waltii)蛋白質(zhì)間潛在的87種相互作用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)檢測(cè)分析。在過去的研究中科學(xué)家們?cè)敿?xì)報(bào)道過親緣關(guān)系接近的芽殖釀酒酵母中一對(duì)一同源物的相互作用。研究人員進(jìn)一步將已獲得的分析結(jié)果與來自其他真核生物的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,從而推測(cè)出蛋白質(zhì)相互作用的進(jìn)化速率為(2.6 ± 1.6) × 10−10/每PPI每年。這一速率相對(duì)于通過蛋白氨基酸置換數(shù)量分析獲得的蛋白質(zhì)序列進(jìn)化速率要低三個(gè)數(shù)量級(jí)。
研究結(jié)果表明蛋白質(zhì)分子極其緩慢的功能進(jìn)化有可能是導(dǎo)致生命在分子及細(xì)胞水平驚人保守性的主要原因,這意味著科學(xué)家們可以在更多的簡單生物體開展人類疾病的機(jī)制研究。