¿Cómo surgieron las interacciones de proteínas y cómo se han desarrollado? En un nuevo estudio, Los investigadores han analizado dos proteínas que comenzaron a coevolucionar hace entre 400 y 600 millones de años. ¿Qué aspecto tenían? ¿Cómo funcionaron? y ¿cómo han cambiado con el tiempo? Los resultados, publicado en eLife , muestran cómo una combinación de cambios en las propiedades de las proteínas creó mejores condiciones para la regulación de un proceso celular.
"Queremos comprender el proceso mediante el cual surge y evoluciona una nueva interacción proteína-proteína, "dice Greta Hultqvist, quien codirigió el estudio junto con Per Jemth en el Departamento de Bioquímica y Microbiología Médicas, Universidad de Uppsala.
La vida depende de las proteínas; en particular, cómo las proteínas interactúan entre sí. La mayoría, si no todos los procesos celulares básicos, dependen de interacciones de proteínas en las que una determinada proteína puede mejorar o reducir una función celular específica. En muchos casos, la misma interacción de proteínas se puede encontrar en todas las clases de organismos de los mamíferos, a todos los filos animales o incluso a todos los reinos de la vida.
Cuando una interacción de proteínas es específica para vertebrados, significa que la interacción surgió en un momento importante para el antepasado vertebrado. Esta interacción de proteínas se conservó en todas las líneas evolutivas que surgen del ancestro vertebrado y se puede ver en todos los vertebrados actuales. De hecho, Las proteínas nuevas y modificadas aparecen continuamente en los organismos a través de modificaciones genéticas. pero la mayoría desaparece. Sin embargo, algunas interacciones proteína-proteína resultan beneficiosas y, como resultado, son retenidas por el organismo.
Las proteínas nuevas o modificadas podrían formar interacciones novedosas con proteínas existentes para provocar una interacción proteína-proteína ventajosa. Esto ha sucedido varias veces durante la evolución. Es fácil comprender que las interacciones de proteínas pueden ser beneficiosas para un organismo y, como tal, se retienen. Sin embargo, se sabe menos sobre los detalles moleculares de tal evolución histórica de las proteínas.
Al analizar múltiples secuencias de aminoácidos de dos proteínas que interactúan de diferentes organismos actuales, El equipo reconstruyó versiones ancestrales de las proteínas presentes en especies que vivieron hace entre 400 y 600 millones de años. No se sabe exactamente cómo era el más antiguo de estos antepasados, pero se puede especular que se trataba de un animal pequeño con simetría bilateral. Una línea evolutiva condujo a los peces y, posteriormente, al primer tetrápodo. El equipo resucitó proteínas de estas especies y caracterizó sus propiedades con métodos experimentales y computacionales.
"Descubrimos que las proteínas ancestrales interactuaban entre sí de manera más débil en comparación con las variantes de generaciones posteriores. Las proteínas ancestrales probablemente también eran más flexibles en términos de estructura que las de generaciones posteriores cuando se unían entre sí. Otro hallazgo sorprendente es que la fuerza de esta proteína -La interacción de proteínas no ha cambiado en los últimos 450 millones de años, "dice Greta Hultqvist.
Las proteínas estudiadas por los científicos pertenecen a una clase llamada "proteínas intrínsecamente desordenadas". Esto significa que por sí solos son muy flexibles e incluso podrían existir como una cadena extendida, a diferencia de la mayoría de proteínas, que tienen forma globular. Sin embargo, cuando las proteínas desordenadas se unen entre sí, a menudo se pliegan en una estructura globular. Las interacciones proteína-proteína entre proteínas intrínsecamente desordenadas son muy comunes y a menudo están involucradas en la regulación celular.
"Nuestros hallazgos arrojan luz sobre algunos principios fundamentales de la evolución de las proteínas y pueden ser generales sobre cómo emergen y evolucionan nuevas interacciones proteína-proteína de proteínas intrínsecamente desordenadas. Una interacción ancestral débil y dinámica podría convertirse relativamente rápidamente en una óptimamente fuerte por mutaciones genéticas aleatorias. seguido de la selección natural. La fuerza de la interacción se mantiene cuando el grupo ancestral de organismos se diversifica en nuevas especies, "dice Per Jemth.
