Proteinlerin Evrimi (örneklerle)

Proteinlerin Evrimi (örneklerle)!

Evrim bir değişim sürecidir. Moleküler seviyede, bu işlem DNA'ya nükleotitlerin yerleştirilmesini, silinmesini veya sübstitüsyonunu içerir. DNA bir polipeptidi kodlarsa, bu olaylar amino asit dizisinde bir değişikliğe neden olabilir.

Zamanla, bu tür değişiklikler birikebilir ve ataya çok az benzeyen bir moleküle yol açar. Günümüzdeki organizmalarda proteinlerin amino asit kompozisyonlarının karşılaştırılması, geçmişte meydana gelen moleküler olayları üstlenmemize olanak sağlar.

İniş çizgisindeki amino asit modifikasyonlarının sayısı, iki türün ortak bir atadan ayrılmasından bu yana geçen zaman ölçüsü olarak kullanılabilir. Prensip olarak, protein molekülleri evrimsel tarihlerinin bir kaydını içerir. Bu nedenle, proteinler, evrimsel tarihin 'kimyasal parmak izleri' olarak düşünülebilir, çünkü bunlar genetik değişikliklerin sonucu olarak değişen amino asit dizilerini taşır.

Proteinlerin Evrimi:

Proteinler, evrimsel çalışma için nükleik asitler gibi diğer makromoleküllerden daha fazla tercih edilen bir alan sunar, çünkü proteinler hem yapısal hem de fonksiyonel olarak daha heterojendir ve analiz için izole edilmesi kolaydır. Son zamanlarda, bir dizi protein, dizi analizi yöntemi ile karakterize edilmiştir.

Polipeptidin amino asit sekansını oluşturmak için ortak prosedür, önce proteini enzimlerle küçük peptit fragmanlarına bölmeyi ve daha sonra kromatografi ile ayrılmış her peptitte amino asit sekansını belirlemeyi gerektirir. Her bir peptiddeki amino asit dizisi, genellikle bir protein dizisi veya dizisi olarak bilinen bir aparat yardımı ile belirlenir.

Dizilerin karşılaştırılması (şimdi mikroorganizmalardan memelilere kadar değişen çeşitli biyolojik gruplardan elde edilebilir) yapı ve fonksiyon arasındaki ilişkinin incelenmesine ve proteinlerin nasıl geliştiğini tespit etmelerine izin verir.

Yöneten proteinlerin evrimi yasaları, kalıtsal özelliklere benzemektedir ve farklı organizmaların birbiriyle ilişkili olması, ortak bir atadan inişlerine işaret eder. Genel olarak, aşağıdaki özellikler kaydedilmiştir:

1. Aynı protokoller farklı canlı türleri arasında bulunmaz. Ancak bazı benzerliklere sahip homolog proteinler çeşitli organizmalarda ortaya çıkar.

2. Amino asit sekansındaki farklı pozisyonlar, polipeptit zincirinin fonksiyonunu bozmadan gerçekleşebilecek amino asit sübstitüsyon sayısına göre değişir. Böylece, bazı proteinler diğerlerinden daha fazla ikame sağlar.

3. Proteinin sıkıca paketlenmiş üç boyutlu yapısı nedeniyle, içeride bulunan bir amino asit tarafından yapılan bir değişimin, komşu pozisyonlardaki kalıntıları etkilemesi muhtemeldir. Bu nedenle bu tür evrimsel değişiklikler çiftler halinde ortaya çıkar.

4. Benzer yapılar, benzer işlevleri yerine getiren enzimler tarafından sergilenir.

Protein Evrimi Örnekleri:

1. İnsülin:

Sıralanacak ilk protein, sadece 51 amino asitten oluşan insülindi. (Sanger ve Thompson 1953). Çeşitli memelilerdeki insülin amino asit dizisinin karşılaştırılması, üç amino asitin bir gerilmesi haricinde, proteinin türlerin her birinde aynı olduğunu göstermiştir.

2. Hemoglobin:

Omurgalıların hemoglobini ile karşılaştırıldığında, E. Zuckerkandl (1965), insan hemoglobin zincirleri (a ve P) ile at, domuz, sığır ve tavşan benzer hemoglobini arasında ortalama 22 fark hesaplamıştır. Bu nedenle, insan hemoglobinin, hayvanlardan 7 milyon yılda bir amino asit değişimi ile ayrıldığı sonucuna varıldı.

Protein Gelişiminin Doğal Teorisi:

Proteinlerin evrimi, sitokrom-c, miyoglobin, a-globin, karbonik anhidrazlar, histon, vs. gibi başka bazı proteinlerde de incelenmiştir. Polipeptitlerin amino asit dizisinin analizleri, bazı evrimsel değişikliklerin rastgele olabileceğini göstermektedir. Bu, Kimura (1968) tarafından üretilen protein evriminin tarafsızlık teorisinin oluşumuna yol açtı.

Darwinist olmayan evrim teorisi olarak da adlandırılan bu teori, herhangi bir gen için, olası tüm mutantların büyük bir kısmının taşıyıcılarına zararlı olduğunu varsayar; bu mutantlar doğal seleksiyonla ortadan kaldırılır veya çok düşük frekanslarda tutulur. Bununla birlikte, büyük bir mutasyon oranının uyarlamalı olarak eşdeğer olduğu varsayılmaktadır, yani, evrim hızı mutasyon oranına eşittir.