Las mutaciones compensatorias potencian la evolución neutral constructiva por duplicación de genes

Área de la Ciencia:

• Biología evolutiva
• Biología molecular
• Bioquímica de las proteínas

Sus antecedentes:

• La función de las proteínas depende del ensamblaje complejo.
• Las transiciones evolutivas de homómeros a heterómeros ocurren a través de la duplicación de genes.
• Las mutaciones compensatorias intermoleculares pueden impulsar estas transiciones sin evolución adaptativa.

Objetivo del estudio:

• Investigar experimentalmente la evolución de los complejos heteroméricos a partir de las enzimas homodiméricas.
• Determinar si la duplicación de genes seguida de mutaciones perjudiciales puede dar lugar a nuevos complejos funcionales.
• Comprender los mecanismos que subyacen a la evolución neutral constructiva.

Principales métodos:

• Duplicación genética experimental y evolución de una enzima homodimérica.
• Análisis de las mutaciones que afectan a la función homodimérica y heteromérica.
• Determinación estructural de un nuevo complejo heteromérico.

Principales resultados:

• Se identificaron cientos de mutaciones dañinas que inactivan homodímeros individuales.
• Estas mutaciones dieron lugar a enzimas funcionales en la coexpresión y heterodimerización de proteínas duplicadas.
• El análisis estructural reveló mutaciones de amortiguación de pérdida de función, lo que permite la subfuncionalización.

Conclusiones:

• La duplicación de genes seguida de mutaciones perjudiciales puede conducir a la formación de complejos heteroméricos funcionales.
• La evolución neutral constructiva puede ocurrir sin evolución adaptativa, impulsada por mutaciones compensatorias.
• La evolución del complejo proteico puede proceder a través de la subfuncionalización facilitada por la asimetría estructural.