酵素演化：古代 DNA 揭示了對寒冷的適應

酵素對生命至關重要，它們會適應環境溫度。在極端條件下繁榮的嗜極生物擁有具有獨特適應性的酵素。《蛋白質科學》發表的一項研究（2025 年 2 月 19 日）使用祖先序列重建 (ASR) 來研究 3-異丙基蘋果酸脫氫酶 (IPMDH)，這是一種參與亮氨酸生物合成的酵素。早稻田大學的赤沼聰教授團隊重建了 11 種祖先 IPMDH 酵素，以追踪其演化過程。 該研究揭示了第五和第六種祖先酵素之間在 25 °C 時催化活性顯著增加。定點誘變鑒定了遠離活性位點的關鍵胺基酸取代，從而提高了在較低溫度下的活性。分子動力學模擬表明，第六種祖先酵素 (Anc06) 可以採用部分封閉的構象，從而降低活化能。 這種轉變發生在 25 億至 21 億年前的大氧化事件期間，表明全球降溫推動了酵素的適應。ASR 有助於識別提高酵素效率的突變，從而深入了解生命對環境變化的演化反應。這些發現具有生物技術、製藥和環境科學方面的潛在應用。