Studi statistik baru menemukan hubungan antara evolusi protein dan variasi termal

  • Whatsapp


Sebuah studi statistik baru-baru ini telah mengungkapkan beberapa kendala dan arah dalam evolusi struktur dan fungsi protein. Model dinamika struktur protein yang lebih baik memungkinkan peneliti untuk memahami lebih banyak misteri mendasar ini pada organisme hidup.

Protein melakukan fungsi penting seperti transportasi material, kekebalan dan katalisis. Berbagai fungsi protein telah berkembang secara bertahap selama evolusi.

Protein yang umum pada beberapa spesies dibandingkan untuk memahami hubungan antara bagaimana protein berubah bentuk, baik dalam hitungan detik atau menit dan sepanjang evolusi. Gambar menunjukkan rhodopsin protein pendeteksi cahaya dalam lima spesies berbeda serta hamparan untuk mengungkapkan bagaimana struktur protein telah berubah seiring evolusi. Kredit gambar: Qian-Yuan Tang, CC BY-SA-NC 4.0

Karena kebisingan termal, atau gerakan acak atom, protein menggeser strukturnya saat menjalankan fungsinya. Dinamika ini biasanya terjadi dalam skala waktu yang singkat, dari mikrodetik (sepersejuta detik) hingga milidetik (seperseribu detik). Sementara itu, mutasi genetik juga dapat menyebabkan variasi struktur protein, yang mengarah pada evolusi protein. Proses evolusi seperti itu terjadi dari generasi ke generasi, yang sesuai dengan skala waktu yang jauh lebih lama.

“Menariknya, meskipun merupakan dua proses yang sangat berbeda, dinamika dan evolusi protein memiliki banyak kesamaan. Namun, tidak mudah untuk memverifikasi secara kuantitatif, dan asal teoretis dari hubungan tersebut belum diklarifikasi sebelumnya, ”kata Qian-Yuan Tang, Ph.D., rekan penulis penelitian yang diterbitkan di Surat Tinjauan Fisik dan mantan peneliti pascadoktoral di Universitas Tokyo. Tang saat ini adalah ilmuwan peneliti di RIKEN Center for Brain Science di Jepang.

Dalam penelitian yang baru-baru ini diterbitkan, Tang dan Profesor Kunihiko Kaneko, seorang ahli biologi teoretis dari Pusat Penelitian Universitas Tokyo untuk Biologi Sistem Kompleks, menganalisis struktur ratusan ribu protein dalam basis data ilmiah. Protein ini dapat dibagi menjadi beberapa kelompok berdasarkan kesamaan strukturalnya. Protein dalam kelompok yang sama biasanya merupakan jenis protein yang sama pada spesies hewan yang berbeda. Misalnya, hemoglobin protein darah pembawa besi pada manusia, tikus dan ikan akan berada dalam kelompok yang sama. Variasi struktural dalam suatu kelompok mencerminkan evolusi struktural protein. Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa variasi struktural yang terjadi dalam evolusi dan variasi struktural yang terjadi dalam dinamika fungsional protein memiliki pola yang sama.

“Apa yang kami temukan adalah hubungan antara deformasi akibat kebisingan termal dan deformasi akibat mutasi,” kata Tang.

“Korespondensi antara dinamika dan evolusi ini disebabkan oleh fakta bahwa perubahan struktural protein akibat fluktuasi termal dan mutasi memiliki kendala yang sama,” kata Kaneko.

Kendala ini mengarah pada hubungan yang erat antara arah pergerakan fungsional protein dan evolusi struktural yang cenderung terjadi. Munculnya kendala tersebut dapat dijelaskan oleh fakta bahwa struktur protein harus tahan terhadap kebisingan termal dan mutasi genetik, tetapi juga harus cukup sensitif untuk berfungsi.

Pemahaman yang lebih baik tentang korespondensi ini dapat memberikan cara terpadu untuk memahami perilaku fungsional protein dan menganalisis kendala evolusionernya. Hasil ini juga memberikan perspektif baru pada desain sistem kehidupan fungsional dan sistem kecerdasan buatan.

Sumber: Universitas Tokyo




Pos terkait

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Situs ini menggunakan Akismet untuk mengurangi spam. Pelajari bagaimana data komentar Anda diproses.