Ученые реконструировали фермент возрастом два миллиарда лет
Немецкие биохимики воссоздали бактериальный фермент возрастом два миллиарда лет (он катализировал химические реакции в клетках бактерий) и сравнили с его современными потомками, которые оказались более эффективны. Исследование позволило узнать много нового об эволюции и свойствах бактериальных ферментов.
Ученые из Университета Лейпцига (Германия) реконструировали древний фермент — тРНК-нуклеотидилтрансферазу. Эти белки присоединяют три нуклеотида к транспортным РНК, чтобы те впоследствии могли поставлять аминокислоты для синтеза белков. С помощью филогенетических реконструкций исследователи воссоздали кандидата на роль предковой тРНК-нуклеотидилтрансферазы, которая катализировала реакции в клетках бактерий около двух миллиардов лет назад. Затем ученые сравнили свойства полученного фермента с его современным аналогом. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution.
Оказалось, оба фермента работают с одинаковой точностью, но реакция проходит по-разному. Современный фермент многократно прерывает свою активность. На протяжении десятилетий биохимики не могли понять, в чем эволюционное преимущество такой реакции. Только сравнение с древним ферментом позволило разгадать эту загадку.
Реконструкция фермента представляла собой трехэтапный процесс. Сперва авторы провели в базах данных поиск современных тРНК-нуклеотидилтрансфераз, чтобы изучить их аминокислотные последовательности, которые потом ученые использовали для вычисления того, как должна была выглядеть предковая последовательность. Затем нужную последовательность гена, кодирующую древний предмет, вводили бактериальным клеткам, синтезировавшим желаемый белок.
Как и организмы, ферменты оптимизируются в процессе эволюции. Катализ, совершаемый ферментом, обычно протекает быстрее и лучше, когда белок прочно связывает свой субстрат. Реконструированный предковый фермент делает именно это: крепко держится за свой субстрат — транспортную РНК — и прикрепляет к ней три нуклеотида. Современные тРНК-нуклеотидилтрансферазы, напротив, работают поэтапно, с паузами, во время которых выпускают свой субстрат. Однако при этом они гораздо быстрее и эффективнее своих предков-предшественников.
Объяснение кроется в явлении обратной реакции, при которой уже прикрепленные нуклеотиды повторно удаляются ферментом. В то время как сильное связывание предкового фермента с субстратом приводило к последующему удалению, обратная реакция современных ферментов почти полностью предотвращается благодаря паузам, и это позволяет им работать эффективнее предшественников.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии