系統的なリボエンザイムフィットネス・ランドスケープのマッピングは,自己アミノアシレートRNAの挫折した進化ネットワークを明らかにする

Abe D Pressman^1,2, Ziwei Liu^3,4, Evan Janzen^1,5

¹Department of Chemistry and Biochemistry 9510 , University of California , Santa Barbara , California 93106 , United States.

Journal of the American Chemical Society

|March 27, 2019

まとめ

分子進化を理解するにはフィットネスのマッピングが必要ですこの研究はRNAの自己アミノアシレーションの様子をマッピングし 3つのリボ酵素ファミリーと挫折した進化の経路を明らかにし偶然の出現が鍵であることを示唆しました

科学分野:

分子進化
生物化学
RNA触媒

背景:

分子進化はしばしばフィットネス・ランドスケープの動きとしてモデル化され,フィットネスは配列の関数である.
これらの風景や進化の経路を理解することは触媒生物分子にとって極めて重要ですが難しい課題です
触媒RNA (リボ酵素) は,生命の初期,特にアミノアシルRNAの形成における役割が提案されているため,特に興味深い.

研究の目的:

遺伝子コードの起源を理解するために重要な自己アミノアシレートRNAのフィットネス・ランドスケープをマッピングする.
この特定のリボエンザイム活動のための実行可能な進化の経路とフィットネス・ランドスケープの構造を特定する.
RNAの進化の制約と最適化の可能性を調査する.

主な方法:

大規模な平行運動測定法と組み合わせた in vitro 選択を用いた.
触媒活性と in vitro EVolution (SCAPE) の測定のためのシーケンシング法を開発し,適用した.
中央の21核otide領域のほぼ完全なシーケンスの空間カバーを達成しました.

主要な成果:

自己アミノアシレートRNAのフィットネス環境はマッピングされ,3つの異なるリボ酵素ファミリー (ピーク) が明らかになった.
地域内での最適化は可能だが,地域全体での最適化は低活動率の渓谷によって阻害されている.
各ピークの異なる配列モチーフは,ユニークな触媒溶液を表し,活性喪失なしにリボ酵素の再構築の困難を強調しています.

結論:

RNAの自己アミノアシレーションの特徴は,グローバル最適化を制限する,挫折した進化の経路である.
この発見は,初期のRNA進化における自然選択による段階的な最適化よりも,特定のリボ酵素モチーフの偶然の出現がより重要であったことを示唆している.
この研究は,初期の生物学的システムの進化の洞察を提供する,機能的なRNAフィットネス景観の詳細な見解を提供します.

さらに関連する動画

09:52

Generation of Shear Adhesion Map Using SynVivo Synthetic Microvascular Networks

Published on: May 25, 2014

9.3K

04:01

Author Spotlight: Tracing the Ferroptotic Signatures and Cell Death Dynamics in Medulloblastoma for Advanced Therapeutics

Published on: March 15, 2024

1.9K

関連する概念動画

02:47

Ribozymes

13.4K

The term ribozyme is used for RNA that can act as an enzyme. Ribozymes are mainly found in selected viruses, bacteria, plant organelles, and lower eukaryotes. Ribozymes were first discovered in 1982 when Tom Cech’s laboratory observed Group I introns acting as enzymes. This was shortly followed by the discovery of another ribozyme, Ribonulcease P, by Sid Altman’s laboratory. Both Cech and Altman received the Nobel Prize in chemistry in 1989 for their work on ribozymes.
Ribozymes can...

Ribozymes

What is Evolutionary History?

43.0K

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.

43.0K

01:20

Evolutionary Psychology

980

Evolutionary psychology explores the origins of human behavior and mental processes by framing them within the context of natural selection, a theory famously propounded by Charles Darwin. This field asserts that many behaviors common across human societies — ranging from instinctive fear reactions to complex social interactions — arose as evolutionary adaptations. These adaptations enhanced the survival and reproductive success of our ancestors, thereby becoming embedded in the...

980

02:26

Protein Networks

4.5K

An organism can have thousands of different proteins, and these proteins must cooperate to ensure the health of an organism. Proteins bind to other proteins and form complexes to carry out their functions. Many proteins interact with multiple other proteins creating a complex network of protein interactions.
These interactions can be represented through maps depicting protein-protein interaction networks, represented as nodes and edges. Nodes are circles that are representative of a protein,...

4.5K

01:23

Criticisms of the Evolutionary Perspective

348

In a study where individuals posing as strangers offered compliments and proposed casual sex to students, the responses differed significantly based on gender. Not a single woman accepted the proposal, while 70% of the men agreed. This outcome provides a useful scenario to explore through the lens of evolutionary psychology and social learning theory, highlighting the diverse perspectives on human sexual behaviors.
Evolutionary psychology provides one explanation for these findings, suggesting...

348

関連する実験動画