來自北卡羅萊納州大學(xué)化學(xué)系,俄勒岡州大學(xué)生態(tài)與進(jìn)化生物學(xué)中心的研究人員“復(fù)活”了4億5千萬年前的一個蛋白:脊椎動物糖皮質(zhì)激素和鹽皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid (GR) and mineralocorticoid (MR) receptors),,尋找數(shù)億年這個蛋白的進(jìn)化歷程,這一研究成果公布在Science雜志上,。
X衍射是一門闡述蛋白質(zhì)、DNA或其它生物分子的原子水平的三維結(jié)構(gòu)的技術(shù)。這種方法的運(yùn)用是基于首先使純化的生物分子結(jié)晶為有序排列然后用X射線分析結(jié)晶體。之所以使用X射線是因?yàn)槠洳ㄩL和原子裂解時的波長一樣,,所以晶體作為分子衍射光柵衍射X射線,產(chǎn)生一種可以獲取并分析的衍射圖形,。然后用計(jì)算機(jī)重建初始結(jié)構(gòu),。在實(shí)際操作中這一衍射圖形被反復(fù)地不斷升高的分辨率處理,結(jié)晶學(xué)家不斷在建立一個模型結(jié)構(gòu)并按該模型計(jì)算出的衍射圖形與實(shí)際觀察到的比較,。每一次重復(fù)都使模型結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加吻合。當(dāng)這兩者之間的差異可以忽略時,,這一衍射圖形便得到求解,。最終的模型提供了被研究分子平均時間上的三維原子水平結(jié)構(gòu)。蛋白靶子的X射線結(jié)晶體結(jié)構(gòu)可以識別蛋白質(zhì)的功能袋,。當(dāng)與自然或人工配體混合時,,可以作為藥物設(shè)計(jì)的有用起始點(diǎn)。蛋白質(zhì)X射線結(jié)構(gòu)的目錄也為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類型,、自然狀態(tài)下的折疊和域提供了有用信息,。有時這被稱為結(jié)構(gòu)基因組學(xué)。
幾年前,,研究人員曾用重新構(gòu)造遺傳序列以及用在活細(xì)胞中合成的方法,,將一個4.5億年前的激素受體復(fù)活。現(xiàn)在科學(xué)家用這個復(fù)活蛋白祖先的晶體結(jié)構(gòu)來尋找引起糖皮質(zhì)激素受體進(jìn)化的變化,,糖皮質(zhì)激素受體是該蛋白的一個現(xiàn)代后代,。他們的研究為蛋白如何進(jìn)化出新功能提供了獨(dú)特的視角,。通過確定從祖先蛋白到現(xiàn)代糖皮質(zhì)激素受體的一系列突變,Eric Ortlund和同事提出,,幾個“允許”突變穩(wěn)定了祖先蛋白一些位置的結(jié)構(gòu),,為可能出現(xiàn)一些帶來不穩(wěn)定的突變鋪平了道路,使受體得以與糖皮質(zhì)激素結(jié)合,。他們還發(fā)現(xiàn),,一個位置上的突變能影響其它不同位置的構(gòu)象,擴(kuò)大了第二個位置的新突變可能有用的可能性,。