Еволюція ферментів: стародавня ДНК розкриває адаптацію до холоду

Ферменти, життєво важливі для життя, адаптуються до температури навколишнього середовища. Екстремофіли, які процвітають в екстремальних умовах, мають ферменти з унікальними адаптаціями. Дослідження, опубліковане в *Protein Science* (19 лютого 2025 р.), використало реконструкцію послідовності предків (ASR) для вивчення 3-ізопропілмалатдегідрогенази (IPMDH), ферменту, який бере участь у біосинтезі лейцину. Команда професора Сатоші Акануми з Університету Васеда реконструювала 11 ферментів IPMDH предків, щоб простежити його еволюцію. Дослідження виявило значне збільшення каталітичної активності при 25 °C між п’ятим і шостим ферментами предків. Сайт-спрямований мутагенез ідентифікував ключові заміни амінокислот, віддалені від активного сайту, підвищуючи активність за нижчих температур. Молекулярно-динамічне моделювання показало, що шостий фермент предків (Anc06) може набувати частково закритої конформації, зменшуючи енергію активації. Цей перехід, який відбувся 2,5–2,1 мільярда років тому під час Великої події окиснення, свідчить про те, що глобальне похолодання стимулювало адаптацію ферментів. ASR допомагає ідентифікувати мутації, які покращують ефективність ферментів, надаючи інформацію про еволюційну реакцію життя на зміни навколишнього середовища. Ці висновки мають потенційне застосування в біотехнології, фармацевтиці та науках про навколишнє середовище.