Diposting Rabu, 6 Oktober 2010 jam 2:51 pm oleh Gun HS

Pembaharuan dan Kompleksitas Adalah Hasil dari Perubahan Evolusioner Kecil

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Rabu, 6 Oktober 2010 -


Dengan merekonstruksi sebuah protein purba dan melacak bagaimana perubahan halus dalam jangka waktu yang luas untuk menghasilkan sejumlah keturunan modern, para ilmuwan telah menunjukkan bagaimana evolusi bermain-main dengan bentuk awal dan meninggalkan kesan bahwa kompleksitas berevolusi berkali-kali.

Sel-sel manusia dan hewan lainnya mengandung ribuan protein dengan fungsi yang begitu beragam dan kompleks, yang seringkali sulit dilihat bagaimana mereka bisa berevolusi dari protein beberapa leluhur, kata ahli biologi Joseph W. Thornton dari Universitas Oregon dan Howard Hughes Medical Institute, yang memimpin penelitian.

Temuan tim secara rinci dalam edisi Oktober jurnal online PLoS Biology.

Tim Thornton, yang meliputi peneliti dari Universitas Queensland (Australia) dan Universitas Emory di Atlanta, mempelajari keluarga besar terkait dengan protein yang disebut reseptor inti. Reseptor ini mengatur perkembangan, reproduksi, metabolisme dan kanker dengan memicu ekspresi gen tertentu dalam merespon hormon, nutrisi dan sinyal kimia lainnya.

Sejumlah reseptor inti, bagaimanapun juga, tidak harus diaktifkan oleh sinyal kimia: mereka cukup stabil untuk memicu ekspresi gennya sendiri. Para ilmuwan telah lama berpikir bahwa protein leluhur merupakan jenis sederhana ini, menyiratkan bahwa kapasitas kompleks untuk mengikat dan diatur oleh sinyal kimia berkembang secara mandiri dalam banyak garis keturunan.

Dengan menggunakan database urutan molekular, fungsi, dan struktur atom ratusan protein reseptor modern, para peneliti merekontruksi karakteristik biokimia dari reseptor inti leluhur, yang ada sebelum nenek moyang terakhir dari semua hewan di bumi – sama banyaknya dengan satu milyar tahun yang lalu.

Mereka menemukan bahwa reseptor leluhur pada kenyataannya membutuhkan aktivasi oleh sinyal kimia – kemungkinan besar asam lemak, kelas yang umumnya ditemukan dalam makanan hewan. Mereka juga menemukan bahwa yang mendasari mekanisme atom yang memungkinkan protein leluhur akan diaktifkan oleh sinyal kimia, dilestarikan di hampir semua keturunan saat ini.

Para peneliti kemudian melacak bagaimana evolusi bermain-main dengan struktur leluhur dari waktu ke waktu. Mereka menemukan bahwa pada berbagai garis keturunan, reseptor mengembangkan kemitraan dengan hormon baru atau sinyal lain, karena beberapa mutasi secara halus mengubah ukuran dan bentuk rongga yang mengikat senyawa sinyal. Anggota lain dari keluarga reseptor menjadi independen dari sinyal kimia; protein ini, seperti pemicu-pemicu yang terjebak dalam posisi “hidup”, berevolusi ketika mutasi sederhana meningkatkan stabilitas intrinsik protein, menghilangkan kebutuhannya berinteraksi dengan sinyal kimia yang mengaktifkan ekspresi gen.

“Jika Anda hanya membandingkan reseptor itu pada manusia modern, peristiwa evolusi dengan mana mereka bisa berevolusi tidak jelas. Ini mungkin terlihat seolah-olah fungsi kompleks protein masing-masing berevolusi secara independen,” kata Thornton, ilmuwan karier awal HHMI dan profesor di Pusat Ekologi dan Biologi Evolusioner UO. “Tetapi ketika kita menelusuri protein ini dari leluhur mereka melalui waktu ke waktu, kita melihat bagaimana evolusi bermain-main dengan bentuk leluhur, menghasilkan keragaman fungsi protein yang luar biasa dan kemampuan untuk berinteraksi dengan banyak sinyal kimia yang berbeda.

Kelompok Thornton mampu secara akurat merekonstruksi protein reseptor leluhur dengan mengumpulkan data baru yang luas tentang keturunannya dalam spesies yang menyimpang sangat awal dari hewan lain. Mereka pertama memindai genom bunga karang, anemon laut dan sejumlah spesies hewan lain untuk mengumpulkan urutan reseptor inti mereka. Mereka menemukan, bunga karang hanya memiliki dua protein tersebut, sedangkan manusia memiliki 48. Dengan merekonstruksi pohon evolusi dari keluarga seluruh reseptor, mereka menemukan bahwa dua protein bunga karang bercabang paling dekat dengan akar, memberikan wawasan ke dalam keadaan leluhur.

Para ilmuwan kemudian mengekstraksi reseptor dari Amphimedon queenslandica, bunga karang dari Great Barrier Reef, dan menunjukkan bahwa reseptor tersebut, seperti beberapa reseptor awal-berkembang lainnya, mengikat asam lemak. Mereka menggunakan metode komputasi untuk memprediksi struktur atom tiga dimensi dari protein bunga karang untuk menunjukkan bahwa mereka mengikat asam lemak dalam rongga sangat mirip dengan yang ada di dalam beberapa reseptor pada mamalia.

“Reseptor inti adalah studi kasus besar dalam evolusi protein,” katanya. “Ini seperti keluarga protein lain, ketika mempelajari pada detail sama, akan berubah untuk diragamkan oleh jenis permainan yang sama. Apa yang tampak seperti pembaharuan berubah berevolusi dengan melakukan perubahan halus ke sesuatu yang sangat tua.”

Penulis mitra makalah dengan Thornton adalah: Jamie T. Bridgham, juga seorang peneliti HHMI dan anggota dari Pusat Ekologi dan Evolusi Biologi (CEEB) UO; Geeta N. Eick dan Michael J. Harms, keduanya dari UO’s CEEB; Larroux Claire, EA Marie Gautama dan Bernard M. Degnan, semua dari Universitas Queensland, di Brisbane, Australia, dan Ortlund A. Eric dari Sekolah Kedokteran Emory.

National Science Foundation, National Institutes of Health, Australian Research Council dan Howard Hughes Medical Institute mendukung penelitian tersebut. Para penyandang dana tidak memiliki peran dalam desain penelitian, pengumpulan data dan analisis, keputusan untuk mempublikasikan, atau penyusunan naskah.

Sumber: sciencedaily.com
Berita di atas berasal dari bahan-bahan yang disediakan oleh Universitas Oregon, via EurekAlert!, sebuah layanan AAAS.

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.