Only Perception: 科學家利用真菌結晶找到遺失的演化環節

2008-01-03

科學家利用真菌結晶找到遺失的演化環節

Scientists find missing evolutionary link using tiny fungus crystal
http://www.physorg.com/news118512373.html

January 02, 2008

某種來自於原始真菌分子的結晶結構，變成一種時間機器向研究者展現更多關於從簡單到複雜的生命演化。

藉由研究一個與 RAN 分子結合之真菌蛋白的 3D 版本，來自於普渡大學與德州大學奧斯丁分校的科學家，能想像生命如何從一個早期的自我複製分子，那也能夠進行化學反應，到某一種蛋白質在其中具有某些作用的生物。

"現在我們能瞧見 RNA 進展到與蛋白質共享功能，" Alan Lambowitz 說，德州大學細胞與分子生物學研究所主任。"這是一種相當關鍵的缺失步驟。"

該研究的結果將發表在本週四（1/3）的 Nature 期刊上。

"RNA 或類似它的分子被認為已位於第一個生物分子當中，二者都攜有遺傳密碼，能夠世代相傳，並能折疊成某種結構，讓這些分子能在細胞內部運作，" 普渡的結構生物學家 Barbara Golden 表示。"在某方面來說，蛋白質開始接管 RNA 先前所扮演的角色 -- 作用如同結晶體以及在細胞內部建立結構。"

為了要證明這件事並學習更多關於從 RNA 演化成更加複雜的生命形式，Lambowitz 與 Paul Paukstelis，第一作者，同時是德州研究所的研究科學家，需要能觀察真菌的蛋白質如何運作。這就是 Golden 的團隊協力之處，並在普渡的巨分子結晶化設施將分子結晶化。

"很明顯地，若沒有時間機器，我們將無法看見從 RNA 到 RNA 與蛋白質，接著演變成 DNA 的過程，" Golden 表示。"但利用這種真菌蛋白，我們能看見這種過程在現代生命當中發生。"

觀察這個結晶體時，科學家們看見二件事，Golden 說。首先，這種蛋白利用二種完全不同的分子表面以履行其二種角色。其次，這種蛋白看起完成了 RNA 在其他簡單生物中所執行的相同工作。

"此結晶體結構提供了一個快照：在演化當中，蛋白質分子如何能在 RNA 分子的生物功能上協助它們，最後並承擔了先前由 RNA 所扮演的角色，" Golden 說。

在結晶化之前，Lambowitz、Paukstelis 以及他們在德州大學奧斯丁分校的研究團隊涉入一個長期計畫，以研究這些基本細胞的主力（workhorse）蛋白的功能，以及其他來自於真菌的演化化石。在早期研究中，科學家研究某種不同的蛋白質，那顯示基礎的生化過程如何從 RNA 與蛋白質的世界進展到 DNA。

蛋白質，如同在真菌中所發現的，已適應成接管某些 RNA 分子在細胞內部的化學反應工作。蛋白質使 RNA 分子 -- 內含子（intron）-- 穩定，故 RNA 能剪掉無作用的遺傳材料，並在有作用的基因末端疊合在一起，Paukstelis 說。

"我們研究當中的 RNA 分子，自身有能力完成特定化學反應，不過在這個反應中，它需要一個蛋白質使其更有效率地發生，" 他說。

這種基礎科學資訊最終將導致臨床應用。

"這項研究，在發展抗真菌藥物，與潛在致命病原體的戰鬥中有潛在應用；這是下一步之一，" Lambowitz 說。"另一個是要產生更詳細的結構，讓我們能了解古代的化學反應。"

※ 相關報導：

＊ Structure of a tyrosyl-tRNA synthetase splicing factor bound to a group I intron RNA
http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06413.html