Evolubilidad en función de la selección purificadora en la β-lactamasa TEM-1

Área de la Ciencia:

• Biología evolutiva Biología evolutiva.
• La bioquímica es la bioquímica.
• Evolución molecular de la evolución molecular.

Sus antecedentes:

• La evolutividad, la capacidad de variación hereditaria beneficiosa, es crucial para los sistemas biológicos.
• Los orígenes y la modulación ambiental de la evolutividad siguen siendo poco explorados.

Objetivo del estudio:

• Examinar sistemáticamente los orígenes y la modulación ambiental de la evolutividad.
• Para analizar los efectos de adaptación de las mutaciones en la β-lactamasa TEM-1 bajo diferentes presiones de selección.

Principales métodos:

• Análisis de todas las mutaciones individuales (4,997 variantes) en TEM-1 β-lactamasa.
• Selección para la función de tipo salvaje (resistencia a la ampicilina) y una nueva función (resistencia a la cefotaxima).
• Evaluación de la tolerancia a la mutación y su dependencia de la fuerza de selección y la actividad enzimática.

Principales resultados:

• La tolerancia a la mutación en la β-lactamasa TEM-1 es bimodal y depende de la fuerza de selección de purificación.
• Existe una fuerte relación no lineal entre la resistencia a la ampicilina, la actividad bioquímica y la aptitud física.
• Nuevas funciones (resistencia a la cefotaxima) surgen de mutaciones que varían en efecto en función de los niveles de ampicilina, lo que pone de relieve el papel de la selección.

Conclusiones:

• La evolutividad está controlada por un exceso de actividad enzimática en relación con la fuerza de selección.
• Los entornos fluctuantes pueden favorecer la selección de enzimas de alta actividad, mejorando la capacidad de evolución.
• La capacidad de desarrollar nuevas funciones está intrínsecamente ligada a las presiones de selección ambiental.