Ewolucja enzymów: starożytne DNA ujawnia adaptację do zimna

Enzymy, niezbędne dla życia, dostosowują się do temperatury otoczenia. Ekstremofile, rozwijające się w ekstremalnych warunkach, posiadają enzymy o unikalnych adaptacjach. W badaniu opublikowanym w *Protein Science* (19 lutego 2025 r.) wykorzystano rekonstrukcję sekwencji przodków (ASR) do zbadania dehydrogenazy 3-izopropylojabłczanowej (IPMDH), enzymu zaangażowanego w biosyntezę leucyny. Zespół profesora Satoshi Akanumy z Uniwersytetu Waseda zrekonstruował 11 enzymów IPMDH przodków, aby prześledzić ich ewolucję. Badanie ujawniło znaczący wzrost aktywności katalitycznej w temperaturze 25 °C między piątym a szóstym enzymem przodków. Mutageneza ukierunkowana na miejsce zidentyfikowała kluczowe podstawienia aminokwasów oddalone od miejsca aktywnego, zwiększając aktywność w niższych temperaturach. Symulacje dynamiki molekularnej wykazały, że szósty enzym przodków (Anc06) może przyjąć częściowo zamkniętą konformację, zmniejszając energię aktywacji. To przejście, które miało miejsce 2,5–2,1 miliarda lat temu podczas Wielkiego Zdarzenia Utleniania, sugeruje, że globalne ochłodzenie napędzało adaptację enzymów. ASR pomaga identyfikować mutacje, które poprawiają wydajność enzymów, dostarczając wglądu w ewolucyjną reakcję życia na zmiany środowiskowe. Odkrycia te mają potencjalne zastosowania w biotechnologii, farmacji i naukach o środowisku.