2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
Изучение эволюции доменной архитектуры
Домены как единицы непрерывной эволюции белков
Под непрерывной эволюцией будем понимать эволюцию последовательности, происходящую в силу незначительных изменений аминокислотной последовательности от поколения к поколению (и последующего отбора).
Эволюционные домены – это единицы непрерывной эволюции белков.
Домены эволюционируют в составе белков, в том числе, однодоменных.
Молекулярная филогения позволяет (до некоторой степени) восстановить непрерывную эволюцию домена.
В эволюции доменов происходят редкие события. А именно,
- дупликации гена, следовательно, белка
- пропажа гена, следовательно, белка
- рекомбинация ДНК или иные события или мутации, приводящие к изменению доменного состава белка
Наша цель – изучить эволюцию доменной архитектуры выбранного домена
Можно предположить такие сценарии.
1. Усложнение: однодоменный белок у давнего предка (LUCA) на каких-то ветвях эволюции соединился с другим белком, создав новую доменную архитектуру. Получив преимущества, новый белок либо сохранился у потомков, или – если белок перестал быть нужным, - потерялся как целый белок (любовь до гроба)
2. Редукция: домен давнего предка (LUCA) уже входил в многодоменный белок. На каких-то ветвях эволюции домены белка развелись, и домен стал существовать в белке с урезанной доменной архитектурой, например , в однодоменном белке (развод)
3. Непостоянство: в эволюции от давнего предка домен претерпел множество соединений и разводов. Соединения и разводы не являются настолько существенными изобретениями эволюции, чтобы отбор их сохранял у всех потомков.
В основе первых двух сценариев лежит предположение о том, что домен находит оптимальную архитектуру и далее живет в ней (постоянство).
Вопрос: какие архитектуры постоянны (сохраняются, раз возникнув), а какие – случайны?
Как ни удивительно, в 2011s семестре студенты нашли много примеров, подтверждающих постоянство доменной архитектуры (из двух доменов),возникшей у LUCA. Подтверждением служит дерево домена, включающее представителей из разных царств и с двумя разными архитектурами.
Подтверждением сценария 1 могут служить такие данные.
На дереве домена определенная сложная архитектура встречается на одной таксономической ветви. Менее сложная архитектура (например, однодоменная) встречается в более широком таксоне.
Подтверждением сценария 2 могут служить такие данные.
На дереве домена определенная архитектура (например, однодоменная) встречается на одной таксономической ветви. В то же время более сложная архитектура встречается в более широком таксоне.
Подтверждением сценария 3 могут служить такие данные.
На дереве домена архитектуры не образуют монофилетических ветвей высокого уровня.