การวิเคราะห์ฮอร์โมนสเตียรอยด์ในยุคปัจจุบัน นักวิจัยได้สร้างตัวรับของบรรพบุรุษขึ้นมาใหม่เมื่อหลายล้านปีก่อน ทีมงานใช้โปรตีนโบราณเหล่านี้เพื่อระบุเหตุการณ์ระดับโมเลกุลที่สำคัญในการเปลี่ยนแปลงของโปรตีนเป็นตัวรับที่ควบคุมการตอบสนองต่อความเครียดและกระบวนการอื่นๆ ในสัตว์มีกระดูกสันหลังในปัจจุบันการเปลี่ยนแปลงของ กรดอะมิโน 2 ตัวได้เตรียมตัวรับโบราณสำหรับการเปลี่ยนแปลงอย่างเงียบ ๆ Thornton และเพื่อนร่วมงานรายงานในปี 2552 ในNature หากไม่มีสิ่งเหล่านี้ เส้นทางสู่การกลายพันธุ์แบบสลับฟังก์ชันจะไม่สามารถเข้าถึงได้ “ถ้าเราต้องย้อนเวลากลับไปและสร้างประวัติศาสตร์ใหม่อีกครั้ง ไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่งที่การกลายพันธุ์ที่อนุญาตเหล่านั้นจะเกิดขึ้น” เขากล่าว “เราจะลงเอยด้วยตัวรับ glucocorticoid ที่แตกต่างกันมากและระบบต่อมไร้ท่อที่แตกต่างกันมาก”
Thornton and Harms ซึ่งเป็นนักวิจัยดุษฎีบัณฑิตในห้องทดลองของ
Thornton ที่ University of Oregon ใน Eugene ได้สำรวจว่าวิวัฒนาการสามารถใช้เส้นทางอื่นไปยังจุดสิ้นสุดเดียวกันได้หรือไม่ อันตรายสร้างและคัดกรองโปรตีนบรรพบุรุษหลายพันชนิด ค้นหาการกลายพันธุ์ทางเลือกที่อาจตั้งค่าไว้สำหรับสวิตช์การทำงานเดียวกัน เขาไม่พบสิ่งใดเลย นักวิจัยรายงานในNatureในปี 2014 ดูเหมือนว่าวิวัฒนาการได้ดำเนินการในโอกาสที่หายาก
การวิเคราะห์ทางชีวฟิสิกส์ของโปรตีนรีเซพเตอร์รีเซพเตอร์แสดงให้เห็นว่าเหตุใดการกลายพันธุ์เพียงไม่กี่ชนิดจึงทำให้การจับกับคอร์ติซอลจำเพาะต่อกันวิวัฒนาการได้ แม้ว่าบางส่วนต้องการการสนับสนุนเป็นพิเศษ แต่ตัวรับยังต้องสามารถเปลี่ยนระหว่างสองรูปแบบ: โครงสร้างที่ไม่ใช้งานเมื่อไม่มีคอร์ติซอลและโครงสร้างที่กระตุ้นยีนเมื่อฮอร์โมนจับ การกลายพันธุ์บางอย่างทำให้รูปแบบแอคทีฟของรีเซพเตอร์เสถียรมากเกินไป โดยล็อกไว้เป็นโครงแบบ “เปิดตลอดเวลา” การกลายพันธุ์ยังต้องเข้ากันได้กับโปรตีนของบรรพบุรุษด้วยตัวของมันเอง ก่อนที่จะมีการแนะนำการกลายพันธุ์ที่สลับการทำงาน
“การกลายพันธุ์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเหล่านี้ทั้งหมด และนั่นไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะทำ”
ธอร์นตันกล่าว “นั่นดูเหมือนจะเป็นคำอธิบายว่าทำไมการกลายพันธุ์ที่อนุญาต [สำหรับสวิตช์การทำงานนี้] จึงหายากมาก”
แต่ไม่ใช่ว่าทุกฟังก์ชันใหม่จะเป็นผลมาจากการโต้ตอบแบบ epistatic ที่ซับซ้อน ในเดือนมกราคมที่eLife Thornton และKen Prehodaจาก University of Oregon ได้บรรยายถึงโปรตีนโบราณที่ได้รับหน้าที่ใหม่อย่างสมบูรณ์โดยการเปลี่ยนกรดอะมิโนเพียงตัวเดียว
ทีมวิจัยได้ศึกษาต้นกำเนิดของโปรตีนจากสัตว์ที่ช่วยให้เซลล์ปรับทิศทางตัวเองในอวกาศก่อนจะแบ่งตัว การทำเช่นนี้มีความสำคัญต่อการวางตำแหน่งเซลล์ใหม่ในตำแหน่งที่เหมาะสมภายในร่างกายที่กำลังเติบโต รูปแบบชีวิตเซลล์เดียวต้องได้รับสิทธิ์นี้ก่อนที่สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จะสามารถวิวัฒนาการได้
ไมโทซิส
การเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโนตัวหนึ่งเปลี่ยนโปรตีนที่เร่งปฏิกิริยาเพื่อสร้างบล็อคของ DNA ให้กลายเป็นโครงสร้างที่ทำหน้าที่เป็นโครงระหว่างการแบ่งเซลล์ (แสดงไมโทซิส)
ANDREW S. BAJER/CELL IMAGE LIBRARY
Thornton, Prehoda และเพื่อนร่วมงานมุ่งเน้นไปที่ส่วนของโปรตีนที่เรียกว่า GK PID (สำหรับโดเมนปฏิสัมพันธ์ของโปรตีน GK) ซึ่งปรับทิศทางเซลล์โดยทำหน้าที่เป็นโครงในระหว่างการแบ่งตัว บรรพบุรุษอายุพันล้านปีของ GK PID ไม่ได้ทำอะไรแบบนั้น เป็นเอนไซม์รุ่นก่อนของ guanylate kinase ซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยาทางเคมีที่เซลล์ใช้เพื่อสร้างโครงสร้างบางอย่างของ DNA น่าประหลาดใจ Thornton กล่าวว่าการกลายพันธุ์เพียงครั้งเดียวก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนโปรตีนของบรรพบุรุษจากเอนไซม์ไปเป็นโครงที่ใช้งานได้
ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจนั้นเป็นตัวอย่างที่ว่าทำไมการพัฒนาทฤษฎีทั่วไปเกี่ยวกับหลักการทางกายภาพที่ส่งผลต่อวิวัฒนาการจึงจำเป็นต้องเข้าใจประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของคอลเล็กชั่นโปรตีนในวงกว้าง
credit : naturalbornloser.net niceneasyphoto.com olivierdescosse.net olkultur.com patrickgodschalk.com pennsylvaniachatroom.net performancebasedfinancing.org photosbykoolkat.com pillssearch.net plusenplus.net
