Ученые выявили соответствие динамики и эволюции в белковых структурах

Структурную и функциональную эволюцию белков проследили сотрудники Исследовательского центра комплексной системной биологии Токийского университета, 26 августа сообщает журнал Physical Review Letters.

Ученые проанализировали структуры сотен тысяч белков, информация о которых хранится в научных базах данных. Эти белки можно разделить на разные группы в зависимости от их структурного сходства.

Белки в одной и той же группе обычно являются одним и тем же видом белка у разных видов животных. Например, железосодержащий белок крови гемоглобин у людей, крыс и рыб относится к одной группе.

Структурные различия внутри группы отражают структурную эволюцию белков. Дальнейший анализ показывает, что структурные изменения, произошедшие в процессе эволюции, и структурные изменения, произошедшие в функциональной динамике белков, имеют одну и ту же закономерность.

«Это соответствие между динамикой и эволюцией обусловлено тем фактом, что структурные изменения белков, вызванные тепловыми колебаниями и мутациями, имеют одни и те же ограничения», — сказал профессор Кунихико Канеко.

Эти ограничения приводят к тесной связи между направлениями, в которых обычно происходит функциональное развитие белка и структурной эволюцией. Возникновение таких ограничений можно объяснить тем фактом, что структура белка должна быть устойчивой к тепловому шуму и генетическим мутациям, но также должна быть достаточно чувствительной для функционирования.

Лучшее понимание этого соответствия может обеспечить единый способ понимания функционального поведения белков и анализа их эволюционных ограничений. Эти результаты также открывают новые перспективы для проектирования функциональных живых систем и систем искусственного интеллекта.