PNAS：古老灵活蛋白驱动产生新功能
2016-01-12 佚名 生物谷
应激激素抑制机体免疫系统的特殊机制或许已经存在了几亿年了，而对应激激素皮质醇产生反应的糖皮质激素受体（GR）可以采用两种不同的形式来结合DNA，一种可以激活基因活性，而另一种则可抑制基因表达。 一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究论文中，来自美国艾墨立大学医学院等处（Emory University School
应激激素抑制机体免疫系统的特殊机制或许已经存在了几亿年了，而对应激激素皮质醇产生反应的糖皮质激素受体（GR）可以采用两种不同的形式来结合DNA，一种可以激活基因活性，而另一种则可抑制基因表达。
一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究论文中，来自美国艾墨立大学医学院等处（Emory University School of Medicine）的研究人员就揭示了进化上的微调作用如何掩盖GR采用不同形式的能力。研究者Eric Ortlund说道，本文的亮点在于揭示了特殊蛋白质如何终止进化新的功能及能力，这或许是蛋白自身的灵活性所导致的。
糖皮质激素受体（GR）是甾体激素受体蛋白家族的一部分，而甾体激素受体可以控制细胞对激素的反应，比如雌激素、睾酮和醛固酮；我们的基因组中包含了每一个单独的编码性基因，科学家们认为这种家族可以通过基因复制的方式来不断进化。当GR开启基因表达时，两个蛋白就会互相紧握并且结合DNA；而当GR关闭基因表达后两种蛋白分子就会结合DNA螺旋的两个末端，从而采取一种稍微不同的形状来完成任务。
这种抑制性的模式被认为皮质醇和GR对机体免疫系统的抑制性效应，而其它的甾体激素受体家族成员则仅会在活性模式状态下结合DNA。当同芝加哥大学等处的科学家们进行联合研究时，研究人员检测了如今已经灭绝了的有机体中甾体激素受体的结构和功能，他们通过计算机分析的技术使得这些古老的蛋白“复活”了过来，随后合成了这种古老蛋白，研究者惊讶地发现，祖先的甾体激素受体（类固醇受体）可以在活化和抑制性两种状态下结合DNA。Will Hudson博士说道，我们首先检测了当今存在的受体，并且发现在5种甾类受体中仅有GR可以同DNA进行结合，于是我们推测GR这种特殊的功能应该是进化过程中一种相对较近的时候产生的。
后续的研究结果表明，抑制类固醇家族成员结合DNA的突变可以影响蛋白质同DNA直接结合部分的功能，更确切地说，这种突变会影响蛋白质的复杂性及其采取不同形状的能力；目前研究人员还需要证据来阐明古老蛋白有能力获得不同的构象，而不是结构稳定性，而这对于蛋白质进化产生新功能或将带来一定帮助。
原始出处：
William H. Hudsona, Bradley R. Kossmann,et al.Distal substitutions drive divergent DNA specificity among paralogous transcription factors through subdivision of conformational space.PNAS.Dec 4,2015
作者：佚名
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