Tiến hóa Enzyme: DNA cổ đại tiết lộ sự thích nghi với lạnh

Enzyme, rất quan trọng cho sự sống, thích nghi với nhiệt độ môi trường của chúng. Các sinh vật ưa cực, phát triển mạnh trong điều kiện khắc nghiệt, sở hữu các enzyme có khả năng thích nghi độc đáo. Một nghiên cứu, được công bố trên *Protein Science* (19 tháng 2 năm 2025), đã sử dụng phương pháp tái tạo trình tự tổ tiên (ASR) để nghiên cứu 3-Isopropylmalate dehydrogenase (IPMDH), một enzyme tham gia vào quá trình sinh tổng hợp leucine. Nhóm của Giáo sư Satoshi Akanuma tại Đại học Waseda đã tái tạo 11 enzyme IPMDH tổ tiên để theo dõi sự tiến hóa của nó. Nghiên cứu tiết lộ sự gia tăng đáng kể hoạt động xúc tác ở 25 °C giữa enzyme tổ tiên thứ năm và thứ sáu. Đột biến định hướng vị trí đã xác định các thay thế axit amin quan trọng ở xa vị trí hoạt động, làm tăng hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn. Mô phỏng động lực học phân tử cho thấy enzyme tổ tiên thứ sáu (Anc06) có thể áp dụng cấu dạng đóng một phần, làm giảm năng lượng hoạt hóa. Sự chuyển đổi này, xảy ra từ 2,5 đến 2,1 tỷ năm trước trong Sự kiện Oxy hóa vĩ đại, cho thấy rằng sự làm mát toàn cầu đã thúc đẩy sự thích nghi của enzyme. ASR giúp xác định các đột biến giúp tăng cường hiệu quả của enzyme, cung cấp thông tin chi tiết về phản ứng tiến hóa của sự sống đối với những thay đổi của môi trường. Những phát hiện này có các ứng dụng tiềm năng trong công nghệ sinh học, dược phẩm và khoa học môi trường.