ลำดับของกรดอะมิโนตามลำดับนั้นสะกดโดยยีนที่มีพิมพ์เขียวสำหรับโปรตีน เมื่อร้อยกรดอะมิโนที่เหมาะสมเข้าด้วยกันแล้ว พับกระดาษพับเป็นโครงสร้างเล็กๆ ที่มีมุมและส่วนที่ยื่นออกมา ซึ่งกำหนดว่าโปรตีนทำหน้าที่อะไรในเซลล์ รูปร่างที่พับของโปรตีนช่วยให้จับชิ้นส่วนของ DNA ที่เฉพาะเจาะจงหรือเร่งปฏิกิริยาทางเคมีบางอย่างได้ การกลายพันธุ์ในยีนสามารถเปลี่ยนรูปร่างของโปรตีนที่เป็นผลหรือเปลี่ยนแปลงลักษณะที่ละเอียดอ่อนของพฤติกรรมของมัน เพื่อที่เมื่อเวลาผ่านไป หน้าที่ของโปรตีนสามารถเปลี่ยนแปลงได้ แต่ความเป็นไปได้ไม่สิ้นสุด โปรตีนใหม่ที่กระจุย พับไม่ได้ หรือไม่ทำงานตามต้องการ จะไม่รอดจากการทดสอบการคัดเลือกโดยธรรมชาติ
โจ ธอร์นตันนักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยชิคาโก กล่าวว่า
ปัจจัยทางกายภาพของการพับ ความเสถียร ความสามารถในการละลาย การทำงาน และความจำเพาะเป็นแง่มุมที่สำคัญอย่างยิ่งของกระบวนการวิวัฒนาการ “นั่นยังไม่ได้รับการชื่นชมอย่างกว้างขวางหรือได้รับการกล่าวถึงอย่างชัดแจ้งจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้” Thornton กล่าวว่า เป็นที่ชัดเจนว่าการจะเข้าใจวิวัฒนาการของโมเลกุล สิ่งสำคัญคือต้องศึกษาโปรตีนว่ามีหน้าที่ เป็นวัตถุทางกายภาพ
ขณะที่พวกเขาสร้างอดีตของโปรตีนขึ้นใหม่ นักวิจัยพบว่าการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมบางครั้งสร้างโมเลกุลใหม่เพียงเพียงพอที่จะให้โอกาสในการกลายพันธุ์อื่นๆ ที่จะล้มเหลวก่อนหน้านี้ ซึ่งสร้างโอกาสสำหรับคุณลักษณะและฟังก์ชันใหม่ ๆ ในการพัฒนา ซึ่งเป็นแนวคิดที่นักชีววิทยาได้พิจารณามาเป็นเวลาหลายทศวรรษแล้ว แต่เพิ่งเริ่มทำการสำรวจในห้องปฏิบัติการเท่านั้น
เรื่องราวดำเนินต่อไปหลังจากกราฟิก
เป็นขั้นเป็นตอน
นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการ John Maynard Smith เปรียบเทียบการวิวัฒนาการของโปรตีนกับเกมคำศัพท์: ทุกลำดับของตัวอักษรที่สร้างขึ้นด้วยการเปลี่ยนตัวอักษรเดียวต้องเป็นคำ ในเกมคำศัพท์และวิวัฒนาการ การเปลี่ยนแปลงบางอย่างจะยอมรับได้หลังจากทำการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ แล้วเท่านั้น
ที่มา: L. Gong et al/eLife 2013
ตัวอย่างเช่น Bloom และเพื่อนร่วมงานใช้โปรตีนไวรัสไข้หวัดใหญ่ที่เรียกว่า nucleoprotein เพื่อตรวจสอบว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์ส่งผลต่อวิวัฒนาการโดยรวมของไวรัสอย่างไร การทำความเข้าใจผลรวมของการกลายพันธุ์หลายอย่างอาจทำให้นักวิจัยสามารถคาดการณ์ผลกระทบในระยะสั้นของการแปรผันทางพันธุกรรมใหม่ได้ ความรู้ดังกล่าวสามารถช่วยปรับปรุงการคาดการณ์ว่าไวรัสสายพันธุ์ใดมีแนวโน้มที่จะแพร่ระบาดในฤดูไข้หวัดใหญ่ที่จะมาถึง ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับการออกแบบวัคซีนที่มีประสิทธิภาพ
การเปรียบเทียบยีนนิวคลีโอโปรตีนจากสายพันธุ์ของไวรัสที่แยกได้ในปี 2511 และ 2550 ทีมงานของบลูมได้ทำแผนที่ขั้นตอนที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดโดยที่โปรตีนปี 1968 แปรสภาพเป็นรูปแบบที่ใหม่กว่า แม้ว่า nucleoprotein จะยังคงมีบทบาทเหมือนเดิมในปี 1968 ซึ่งช่วยในการสร้าง RNA ของไวรัส กรดอะมิโน 33 จาก 498 ตัวมีการเปลี่ยนแปลงในช่วงสี่ทศวรรษที่ผ่านมา และมีการเปลี่ยนแปลงมากกว่าหนึ่งครั้ง หลายครั้ง นักวิจัยรายงานในปี 2013 ในeLife
ทีมงานของ Bloom ได้สร้างนิวคลีโอโปรตีนในปี 1968 จากนั้นจึงทดสอบผลกระทบของการแนะนำการกลายพันธุ์ทางประวัติศาสตร์แต่ละครั้ง การกลายพันธุ์บางส่วนส่งผลต่อส่วนต่างๆ ของโปรตีนที่ขัดขวางเซลล์ภูมิคุ้มกันของบุคคลที่มีผู้บุกรุก อาจช่วยให้ไวรัสไข้หวัดใหญ่หลีกเลี่ยงการตรวจพบได้ แต่ด้วยตัวของมันเอง การเปลี่ยนแปลงบางอย่างไม่ดีต่อไวรัส: นิวคลีโอโปรตีนไม่สามารถพับเก็บอย่างเหมาะสมได้นานพอที่จะทำงานของมันอีกต่อไป
ในระหว่างการวิวัฒนาการของนิวคลีโอโปรตีน การกลายพันธุ์บางอย่างช่วยเพิ่มความเสถียรของโปรตีน ทำให้มันมีบัฟเฟอร์เล็กน้อย เมื่อเกิดการกลายพันธุ์ในภายหลัง ทำให้ไวรัสสามารถจดจำภูมิคุ้มกันได้ การเปลี่ยนแปลงก่อนหน้านี้เหล่านี้อาจทำให้โครงสร้างมีเสถียรภาพเพื่อให้โปรตีนยังคงทำงานได้
เมื่อผลกระทบของการกลายพันธุ์ขึ้นอยู่กับการกลายพันธุ์อื่นๆ การทำงานร่วมกันนี้เรียกว่า epistasis Michael Harmsนักชีวฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโอเรกอนผู้ซึ่งกำลังศึกษาว่าหน้าที่ที่หลากหลายได้พัฒนาขึ้นในกลุ่มโปรตีนที่เรียกว่า s100s อย่างไร เขาเรียกว่า epistasis “ลักษณะทั่วไปในวิวัฒนาการทั้งหมด”
การโต้ตอบแบบ Codependent ไม่ได้เกิดขึ้นระหว่างคู่ของการกลายพันธุ์เท่านั้น พวกเขาสามารถซับซ้อนมากขึ้นอย่างมาก จากการวิเคราะห์ข้อมูลจากห้องปฏิบัติการอื่น Harms พบว่ามีปฏิสัมพันธ์แบบ epistatic ที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันถึงหกแบบ การมีปฏิสัมพันธ์ดังกล่าวหมายความว่าในหลาย ๆ กรณี หากยีนเปลี่ยนแปลงตัวเองเพียงเล็กน้อย วิวัฒนาการก็จะหันไปทางอื่น
credit : naturalbornloser.net niceneasyphoto.com olivierdescosse.net olkultur.com patrickgodschalk.com pennsylvaniachatroom.net performancebasedfinancing.org photosbykoolkat.com pillssearch.net plusenplus.net
