Оглавление
- 1 Реконструкция последовательности предков
- 1.1 Реконструкция наследственных последовательностей (ASR)
- 1.2 История и развитие
- 1.3 Принципы ASR
- 1.4 Методология ASR
- 1.5 Ограничения и проблемы
- 1.6 Применение и перспективы
- 1.7 Будущие направления
- 1.8 Эволюционные исследования последовательности-функции
- 1.9 Воскрешенные белки
- 1.10 Определение возраста реконструированных последовательностей
- 1.11 Примеры исследований
- 1.12 Тиоредоксин
- 1.13 Значимость экспериментов
- 1.14 Применение ASR
- 1.15 Будущее ASR
- 1.16 Полный текст статьи:
- 2 Реконструкция наследственной последовательности – Википедия
Реконструкция последовательности предков
-
Реконструкция наследственных последовательностей (ASR)
- Метод используется для изучения молекулярной эволюции
- Использует родственные последовательности для реконструкции “предкового” гена
- Предложен Лайнусом Полингом и Эмилем Цукеркандлем в 1963 году
-
История и развитие
- Первые попытки в 1980-х и 1990-х годах
- Усовершенствование алгоритмов и методов в начале 2000-х
- Развитие метода как стратегии для раскрытия механизмов эволюции белков
-
Принципы ASR
- Исследует наследственные белки в узлах древа жизни
- Дает доступ к временным свойствам белка
- Используется для определения давления отбора и неофункционализации белков
-
Методология ASR
- Выбор родственных гомологов и выравнивание последовательностей
- Построение филогенетического дерева и вычисление “предков”
- Методы максимального правдоподобия и байесовские методы
-
Ограничения и проблемы
- Не претендует на воссоздание реальной последовательности
- Вписывается в модель эволюции белков “нейтральной сети”
- Методы ML часто нуждаются в дополнительных экспериментах
-
Применение и перспективы
- Используется в палеогенетике и палеоэнзимологии
- Исследования in vitro выявили наследственные свойства белков
- Зарождается область “эволюционной биохимии”
-
Будущие направления
- Исследования in vivo для определения приспособленности организмов
- Необходимость улучшения методов и контроля для уменьшения алгоритмических ошибок
-
Эволюционные исследования последовательности-функции
- Эксперименты ASR позволяют извлекать предков возрастом миллиарды лет.
- Часто происходят десятки или сотни изменений последовательности между предками и современными последовательностями.
- Такие исследования требуют много работы и рационального направления.
-
Воскрешенные белки
- Лаборатория Торнтона восстановила несколько наследственных гормональных рецепторов.
- Лаборатория Стивенса сотрудничала с Торнтоном в восстановлении древних субъединиц V-АТФазы.
- Лаборатория Маркузи исследовала эволюционную биофизическую историю E.
-
Определение возраста реконструированных последовательностей
- Возраст определяется с помощью модели молекулярных часов.
- Метод датирования часто калибруется с использованием геологических временных точек.
- “Возраст” ASR следует использовать как ориентировочный признак.
-
Примеры исследований
- Исследования ASR эффективности бактерий указывают на более жаркий докембрийский период.
- Исследования дрожжевых Adh показали, что появление субфункциональных Adh произошло в кембрийский период.
- Использование часов может указывать на зарождение жизни раньше, чем молекулярные окаменелости.
-
Тиоредоксин
- Реконструкция ферментов тиоредоксина из организмов возрастом до 4 миллиардов лет.
- Физические свойства реконструированных ферментов были значительно выше, чем у современных.
- Это предполагает, что древняя жизнь развивалась в более горячих и кислых океанах.
-
Значимость экспериментов
- Эксперименты затрагивают вопросы эволюционной биологии.
- Незначительные мутации в гормональных рецепторах определяют важные изменения в их предпочтениях.
- Эволюция необратима, что подтверждается исследованиями глюкокортикоидных рецепторов.
-
Применение ASR
- ASR демонстрирует древнюю тенденцию к термостабильности и ферментативной неразборчивости.
- ASR представляет ценный инструмент для белковых инженеров.
- ASR позволяет “воскресить” фенотипически сходные “древние организмы”.
-
Будущее ASR
- Сторонники ASR утверждают, что биология достигнет уровня понимания, аналогичного классической химии.