隐藏在蛋白质中的蛋白质具有进化的捷径

澳大利亚和美国的科学家们在分子生物学和进化论发表的一项研究中将如何在向日葵中进化出类似药物的蛋白质环。尽管进化过程​​耗时约4500万年，但研究人员仍将其称为捷径。研究小组包括西澳大利亚大学的研究人员; 墨尔本拉筹伯大学，田纳西大学和德克萨斯大学。团队负责人Joshua Mylne博士是西澳大学分子科学学院的首席研究员，隶属于国家ARC植物能源生物学卓越中心。该团队使用前所未有的大量DNA序列信息来记录一个不同寻常的植物蛋白家族的进化。 。

第一作者，刚刚在西澳大学完成博士学位的Achala Jayasena博士说，研究人员对葵花籽中一种叫做SFTI的小而有效的消化阻断分子很感兴趣。

“使SFTI与众不同的是它的序列被埋在一个完全不同的蛋白质中，就像宿主一样，”Jayasena博士说。“通过对与向日葵有关的110多个物种的种子中的所有基因进行测序，我们能够对产生SFTI或相关产品的不同基因类型进行分类。将其与我们在美国的合作者制作的进化树的信息相结合，使我们能够确定基因类型出现了。

“消化阻断SFTI需要4500万年才能在其宿主体内进化。第一个进化步骤是一个短的DNA序列，它产生一个小的环状蛋白质。到3400万年前，蛋白质变得更大更平坦。“然后大约2300万年前，这些更大更平的蛋白质中的一些能够阻断消化酶，并且这种特性在包括普通向日葵在内的数十种物种中保留至今。

“我们所做的是记录这个小蛋白质环经历的进化步骤，以达到其当前的形式和功能。“在追溯SFTI的历史时，令我们高兴的是，我们发现了看起来像是一种比SFTI更小的新型环状蛋白质的前几个成员。”

Mylne博士表示，尽管组装40,000个或更多基因的整个RNA文库只是为了搜索它们并跟踪一些基因似乎有点矫枉过正，就像用大锤拍打飞蝇一样，测序成本的下降实际上使它变得有价值。“不仅RNA文库方法能够显示你的基因在哪里，而且它还能让你知道它不在哪里 - 这也是有用的信息，”Mylne博士说。“这是第一次有人能够记录蛋白质如何在不相关的蛋白质宿主中逐步出现。虽然花了一些时间，但在现有基因中制造新蛋白质是一种进化的捷径。

“这种蛋白质在另一种蛋白质宿主体内进化的方式让我们想知道这种捷径是否是植物，真菌，动物和细菌共有的普遍现象。如果是这样的话，还有其他的例子等待被发现。这些肽是稳定的bioactive让我们希望其他例子同样会产生有用的分子。“