Белок «большого взрыва» раскрывает молекулярную структуру для медицины и биоинженерии
Новое исследование учёных из Университета Иллинойса, опубликованное в Scientific Reports, картирует эволюционную историю и взаимосвязи белковых доменов — субъединиц молекул белков — за 3,8 миллиарда лет.
Эволюция доменов, а не целых белков
Исследователи скомпилировали последовательности и структуры миллионов белков, закодированных в сотнях геномов всех таксономических групп. Они сосредоточились не на целых белках, а на структурных доменах — компактных модулях, выполняющих специализированные функции и являющихся единицами эволюции.
Сеть «большого взрыва»
Учёные построили хронологическую серию сетей, показывающих, как домены накапливались и перестраивались в белках за миллиарды лет. Анализ выявил периоды взрывного роста сети комбинаций доменов. В частности, был описан «большой взрыв» комбинаций доменов 1,5 миллиарда лет назад, совпадающий с появлением многоклеточных организмов и эукариотов (организмов с ядром, включая человека).
Значение для науки и медицины
Понимание того, как и почему домены комбинируются в ходе эволюции, может помочь:
- Понимать и конструировать активность белков для медицины и биоинженерии.
- Управлять заболеваниями, например, создавать более эффективные вакцины на основе spike-белка вирусов COVID-19.
- Выявлять причины частых структурных вариаций и геномных рекомбинаций в SARS-CoV-2.
- Предотвращать пандемии, изучая происхождение вирусных заболеваний, и смягчать вспышки за счёт улучшенного дизайна вакцин.