来自北卡罗莱纳州大学化学系,俄勒冈州大学生态与进化生物学中心的研究人员“复活”了4亿5千万年前的一个蛋白:脊椎动物糖皮质激素和盐皮质激素受体(glucocorticoid (GR) and mineralocorticoid (MR) receptors),寻找数亿年这个蛋白的进化历程,这一研究成果公布在Science杂志上。
X衍射是一门阐述蛋白质、DNA或其它生物分子的原子水平的三维结构的技术。这种方法的运用是基于首先使纯化的生物分子结晶为有序排列然后用X射线分析结晶体。之所以使用X射线是因为其波长和原子裂解时的波长一样,所以晶体作为分子衍射光栅衍射X射线,产生一种可以获取并分析的衍射图形。然后用计算机重建初始结构。在实际操作中这一衍射图形被反复地不断升高的分辨率处理,结晶学家不断在建立一个模型结构并按该模型计算出的衍射图形与实际观察到的比较。每一次重复都使模型结构与实验结果更加吻合。当这两者之间的差异可以忽略时,这一衍射图形便得到求解。最终的模型提供了被研究分子平均时间上的三维原子水平结构。蛋白靶子的X射线结晶体结构可以识别蛋白质的功能袋。当与自然或人工配体混合时,可以作为药物设计的有用起始点。蛋白质X射线结构的目录也为蛋白质结构类型、自然状态下的折叠和域提供了有用信息。有时这被称为结构基因组学。
几年前,研究人员曾用重新构造遗传序列以及用在活细胞中合成的方法,将一个4.5亿年前的激素受体复活。现在科学家用这个复活蛋白祖先的晶体结构来寻找引起糖皮质激素受体进化的变化,糖皮质激素受体是该蛋白的一个现代后代。他们的研究为蛋白如何进化出新功能提供了独特的视角。通过确定从祖先蛋白到现代糖皮质激素受体的一系列突变,Eric Ortlund和同事提出,几个“允许”突变稳定了祖先蛋白一些位置的结构,为可能出现一些带来不稳定的突变铺平了道路,使受体得以与糖皮质激素结合。他们还发现,一个位置上的突变能影响其它不同位置的构象,扩大了第二个位置的新突变可能有用的可能性。