Convergencia evolutiva de la estequiometría de expresión de enzimas específica de la vía

Área de la Ciencia:

• Biología molecular
• Biología evolutiva
• Biología de sistemas

Sus antecedentes:

• La regulación génica asume tradicionalmente que las proteínas coexpresadas se regulan de manera similar.
• La necesidad de una estequiometría de proteínas precisa para las vías corregidas sigue siendo en gran medida inexplorada.
• Comprender el ajuste de la abundancia de proteínas es crucial para comprender el ensamblaje de las vías biológicas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la estequiometría de proteínas y las estrategias reguladoras en las vías bacterianas a través de vastas escalas de tiempo evolutivas.
• Para determinar si las proporciones de proteínas conservadas se mantienen a pesar de las arquitecturas genéticas divergentes.
• Explorar la evolución convergente de la expresión de las vías en los eucariotas.

Principales métodos:

• Análisis a gran escala de la estequiometría de proteínas y estructuras de operones en bacterias divergentes (0,6-2 mil millones de años).
• Se utilizó la secuenciación de ARN enriquecida por extremo (Rend-seq) para la abundancia de transcripciones de resolución de un solo nucleótido.
• Análisis comparativo de vías bacterianas y vías funcionalmente análogas en levaduras.

Principales resultados:

• Divergencia significativa en la abundancia de transcripción y las arquitecturas de clúster de genes observadas en las vías bacterianas conservadas.
• Los mecanismos post-transcripcionales compensan la divergencia reguladora, manteniendo las tasas de síntesis de proteínas preferidas.
• Las vías evolutivas independientes en la levadura convergieron en patrones de expresión similares en la vía.

Conclusiones:

• Las estequiometrías exactas de proteínas son ampliamente requeridas para las vías biológicas, independientemente de la estrategia reguladora.
• Este hallazgo presenta un principio fundamental para la construcción de vías biológicas, aplicables tanto a los sistemas naturales como a la biología sintética.
• La evolución favorece los mecanismos que aseguran las proporciones precisas de proteínas para la función de la vía.