Neues aus der Forschung
Komplexitätszunahme in einer molekularen Maschine
Wiedererweckte Proteine werfen Licht auf die Evolution
Es
ist ein Hauch von Jurassic Park, was Evolutionsbiologen mit Proteinen,
die vor Millionen Jahren aktiv waren, gelungen ist. Evolutionsbiologen
haben ursprüngliche Formen einer molekularen Maschine wieder
"zum Leben erweckt". Ermöglicht wurden die Experimente durch
die Entwicklung von Methoden zur Rekonstruktion stammesgeschichtlich
alter (anzestraler) DNA-Sequenzen und durch die Fortschritte chemischer
und molekularbiologischer Techniken. Heute können
automatisiert Oligonukleotide synthetisiert und dann
stückweise mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zu einem
Gen zusammengesetzt werden. Anschließend kann man das Gen
exprimieren und die Funktion des ursprünglichen Proteins
charakterisieren. Auf diese Weise ließ sich rekonstruieren,
in welchen evolutionären Schritten die molekulare Maschine zu
ihrer heutigen Komplexität gelangte. In diesem Beitrag werden
die neuen Ergebnisse vorgestellt und anschließend die
Evolution der komplexen Struktur (V-ATPase) im Ganzen betrachtet.
Aus dem Inhalt
- Einführung
- Die Rekonstruktion ursprünglicher Sequenzen
- Wiedererweckte Proteine werfen ein Licht auf die Evolution
- Die V-ATPase der Pilze – Entstehung und Differenzierung eines komplexen Proteinrings
- Komplexitätszunahme durch Verluste
- Nur wenige Mutationen waren nötig
- Weiterführende Informationen
-
Begriffserklärung / Literatur
Zusammenfassung
Duplikationsereignisse mit anschließender Diversifikation spielen eine wichtige Rolle in der molekularen Evolution. So ließ sich jüngst durch Rekonstruktion der Sequenz einer "molekularen Maschine", der so genannten V-ATPase, zeigen, wie eine Protein-Untereinheit (der so genannte V0-Ring, der eine Art von Protonenkanal bildet) in mehreren Schritten an Komplexität zunahm: Bei Hefen und anderen Pilzen besteht der V0-Ring aus drei essentiellen Komponenten statt aus zweien, die zusammen eine nicht reduzierbare funktionelle (Unter-) Einheit bilden: Wird nur ein einziger Teil des Rings entfernt, funktioniert der Komplex nicht mehr.
Quelle
http://www.ag-evolutionsbiologie.net/pdf/2012/komplexitaet-molekulare-maschine.pdf