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蛋白質數據+基因序列精準構建進化樹,有助疫苗和新發病療法研究

2025-01-17 01:35:00 來源: 科技日報 點擊數:

科技日報記者 張夢然

西班牙基因組調控研究中心的科學家們在最新一期《自然·通訊》上發表了一項創新研究,展示了如何利用蛋白質三維形狀,解開生命中古老的“歷史密碼”,揭示了生命之樹中最古老的進化關系。這項研究首次將蛋白質的形狀數據與基因序列數據結合,提高了進化樹的準確性。

進化樹對于理解生物間的親緣關系、病原體傳播路徑、疫苗研發及新發疾病治療非常重要。傳統上,科學家通過比較DNA或蛋白質的線性序列來構建進化樹,但這種方法在處理非常古老的物種時,遇到了“飽和問題”。這是因為隨著時間推移,基因組序列變化很大,以至于原始的遺傳信息幾乎消失。這就如同古老文本因時間久遠而字跡模糊,難以辨認。

為了解決這個問題,團隊開始關注蛋白質的物理結構。因為這些結構比序列更穩定,能夠更長時間保留祖先的特征。即使氨基酸序列發生變化,只要保持了相同的三維折疊模式,蛋白質就能繼續發揮相同的功能。

此次團隊使用了一種名為“互距離分布”(IMD)的方法,測量了蛋白質內部氨基酸之間的距離,以此來評估結構的變化程度。他們發現,基于這種結構信息構建的進化樹,可以避免傳統方法遇到的飽和問題,并且能提供更加可靠的進化關系圖譜。

當把蛋白質結構和序列信息結合起來時,就像讓兩位目擊者從不同角度描述同一事件,這樣可以獲得更為完整、準確的結果。例如,在人類基因組中的激酶家族,它們參與了許多細胞活動,也是癌癥治療的重要靶點,通過這種方法可以更好地理解這些激酶之間的進化關系。

該技術的應用潛力十分巨大,不僅有助于人們改進癌癥治療方法,還可以加深對疾病演變的理解,從而促進醫療進步。

總編輯圈點:

就像古代文本被侵蝕,字母變得模糊不清,信息無法解讀一樣,進化的古老歷史也會面臨同樣的問題,并等待科學家們去“修復”。今天這項成果,從短期來看,這種方法能幫助醫學界揭示疾病復雜特性的發展歷程,同時支持一些新酶類的發現,甚至,它還可以用于監測氣候變化背景下物種分布的變化情況。而從長遠角度看,它為生物學研究打開了一扇新的大門,讓人們能從前所未有的途徑,探索地球生命的悠久歷史。

責任編輯:常麗君

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