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What is Evolutionary History?02:35

What is Evolutionary History?

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Scientists record evolutionary history by analyzing fossil, morphological, and genetic data. The fossil record documents the history of life on Earth and provides evidence for evolution. However, both fossil and living organisms offer evidence that outlines Earth’s evolutionary history.
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Reaction Stoichiometry02:57

Reaction Stoichiometry

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A balanced chemical equation provides a great deal of information in a very succinct format. Chemical formulas provide the identities of the reactants and products involved in the chemical change, allowing classification of the reaction. Coefficients provide the relative numbers of these chemical species, allowing a quantitative assessment of the relationships between the amounts of substances consumed and produced by the reaction. These quantitative relationships are known as the reaction’s...
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Cell Specific Gene Expression01:58

Cell Specific Gene Expression

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Multicellular organisms contain a variety of structurally and functionally distinct cell types, but the DNA in all the cells originated from the same parent cells. The differences in the cells can be attributed to the differential gene expression. Liver cells, whose functions include detoxification of blood, production of bile to metabolize fats, and synthesis of proteins essential for metabolism, must express a specific set of genes to perform their functions. Gene expression also varies with...
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Cell Specific Gene Expression01:58

Cell Specific Gene Expression

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Convergent Evolution01:54

Convergent Evolution

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Evolution shapes the features of organisms over time, ensuring that they are suited for the environments in which they live. Sometimes, selection pressure leads to the rise of similar but unrelated adaptations in organisms with no recent common ancestors, a process known as convergent evolution.
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Enzymes02:34

Enzymes

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Inside living organisms, enzymes act as catalysts for many biochemical reactions involved in cellular metabolism. The role of enzymes is to reduce the activation energies of biochemical reactions by forming complexes with its substrates. The lowering of activation energies favor an increase in the rates of biochemical reactions.
Enzyme deficiencies can often translate into life-threatening diseases. For example, a genetic abnormality resulting in the deficiency of the enzyme G6PD...
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  • 1Department of Biology, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA; Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA.

Cell
|April 3, 2018
PubMed
Resumen

Las vías biológicas requieren cantidades precisas de proteínas, incluso cuando la regulación génica evoluciona de manera diferente. Este estudio revela la estequiometría proteica conservada en diversas bacterias y levaduras, destacando un principio fundamental para la construcción de vías.

Palabras clave:
Estequiometría de la expresión enzimáticaRend-seq es el nombre de la secuencia.ARN-seq enriquecido en extremoEvolución del operónPerfilamiento de los ribosomas

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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.