El papel del metabolismo en la formación de estructuras enzimáticas durante 400 millones de años

Área de la Ciencia:

• Biología evolutiva
• Biología estructural
• La bioquímica

Sus antecedentes:

• El aprendizaje profundo y AlphaFold2 permiten la predicción de la estructura de proteínas a gran escala.
• La estructura de las proteínas es crucial para comprender la función y la evolución.

Objetivo del estudio:

• Investigar la evolución metabólica durante más de 400 millones de años en Saccharomycotina.
• Enlazar la divergencia de la secuencia enzimática con las propiedades metabólicas y la evolución estructural.

Principales métodos:

• Se analizaron 11.269 estructuras enzimáticas previstas y experimentales.
• Se examinaron 361 reacciones metabólicas a través de 225 vías.
• Divergencia de secuencia relacionada en regiones conservadas con propiedades metabólicas.

Principales resultados:

• El metabolismo da forma a la evolución estructural de las enzimas en múltiples escalas.
• La evolución de las enzimas está limitada por los mecanismos de reacción, las interacciones, el flujo y el costo.
• Los patrones jerárquicos muestran que los residuos superficiales evolucionan rápidamente, mientras que los sitios de unión se conservan.

Conclusiones:

• La evolución de las enzimas se rige por la función catalítica y está moldeada por el nicho metabólico, la red, el costo y las interacciones.
• El contexto estructural dicta las tasas de sustitución de aminoácidos.
• Los sitios de unión de moléculas pequeñas evolucionan bajo restricciones selectivas sin optimización de costos.