Enzymevolutie: Oud DNA onthult aanpassing aan kou

Enzymen, essentieel voor het leven, passen zich aan de temperatuur van hun omgeving aan. Extremofielen, die gedijen in extreme omstandigheden, bezitten enzymen met unieke aanpassingen. Onderzoek, gepubliceerd in *Protein Science* (19 februari 2025), gebruikte voorouderlijke sequentie reconstructie (ASR) om 3-isopropylmalaat dehydrogenase (IPMDH) te bestuderen, een enzym dat betrokken is bij leucine biosynthese. Het team van professor Satoshi Akanuma van de Waseda Universiteit reconstrueerde 11 voorouderlijke IPMDH-enzymen om de evolutie ervan te volgen. De studie onthulde een significante toename van de katalytische activiteit bij 25 °C tussen het vijfde en zesde voorouderlijke enzym. Site-gerichte mutagenese identificeerde belangrijke aminozuursubstituties ver van de actieve plaats, waardoor de activiteit bij lagere temperaturen werd verhoogd. Moleculaire dynamica simulaties toonden aan dat het zesde voorouderlijke enzym (Anc06) een gedeeltelijk gesloten conformatie kon aannemen, waardoor de activeringsenergie werd verlaagd. Deze overgang, die 2,5 tot 2,1 miljard jaar geleden plaatsvond tijdens de Grote Oxidatiegebeurtenis, suggereert dat de wereldwijde afkoeling de enzymadaptatie heeft gestimuleerd. ASR helpt bij het identificeren van mutaties die de enzymefficiëntie verbeteren, waardoor inzicht wordt verkregen in de evolutionaire reactie van het leven op veranderingen in het milieu. Deze bevindingen hebben potentiële toepassingen in de biotechnologie, farmaceutische industrie en milieuwetenschappen.