estructura y funcionamiento de una proteina

MATERIAL DE LECTURA COMPLEMENTARIA

Estructura y Función de Proteína


Uno de los principales objetivos de la biología evolutiva es el de generar filogenias que representan lo mejor posible las historias evolutivas de todos los organismos en La Tierra. Junto al análisis directo de los fósiles de las especies ancestrales, todos los métodos filogenéticos dependen en la comparación dediferentes características (características homólogas) de organismos contemporáneos para determinar las relaciones evolutivas entre diferentes organismos. Estas características pueden ser morfológicas, fisiológicas, genéticas y genómicas, las cuales cambiaron mientras los organismos evolucionaron.

Las relaciones evolutivas entre organismos pueden estudiarse comparando sus secuencias de ADN. La mutacióngenética es la causa primaria de evolución, por lo que tiene sentido utilizar las secuencias de ADN para realizar comparaciones filogenéticas. El análisis de ADN tiene ventajas significativas sobre la aproximación clásica, que utiliza características morfológicas y fisiológicas. Por ejemplo, la tercera rama de la vida, las arqueas, no tienen diferencias morfológicas o fisiológicas sustancialescon otros procariotes. Se pudo determinar que estas representaban otro dominio de la vida por el análisis del ARN de la subunidad pequeña ribosomal (SSU rARN).

Si bien el estudio de la filogenia utilizando las secuencias de ADN ha probado ser muy valioso, existen algunas limitaciones. Por ejemplo, debido a que genes individuales tienen tasas de evolución diferentes en diversos linajes,filogenias producidas a partir de estos no siempre concuerdan.

Las estructuras tridimensionales (3D) de las proteínas tienen diferentes tasas evolutivas que las secuencias de donde se derivan; las estructuras son más conservadas que las secuencias. Cambios en la secuencia pueden tolerarse mientras no perturben las propiedades fisicoquímicas que definen la estructura secundaria y la organización de esasestructuras secundarias en unidades terciarias. Por lo tanto, no es sorpresa que existan proteínas sin similitud aparente en la secuencia y a veces sin una relación funcional aparente que tienen estructuras 3D casi idénticas. Esta característica hace que las estructuras de las proteínas sean mejores marcadores evolutivos que la secuencia para reconocer relaciones ancestrales más distantes,siempre y cuando la evolución divergente pueda separarse de la convergente.

Los elementos básicos de la estructura de una proteína son los dominios, que son partes compactas y espacialmente distintas que pueden plegarse independientemente de secuencias vecinas. Cada dominio tiene su estructura 3D única (pliegue) y corresponde a una serie de secuencias de aminoácidos que pueden plegarse para formar laestructura del dominio. Los dominios proteicos son los elementos básicos de las proteínas; combinaciones de diferentes tipos y números de dominios forman proteínas estructuralmente complejas con funciones nuevas. La presencia de dominios comunes entre diferentes proteínas puede inferir ancestría en común.

LUCA

En 1977, Carl Woese usó el 16S rARN para mostrar que la vida celular podíadividirse en tres grandes dominios: los eucariotes, bacterias y arqueas. Inicialmente, se creía que las arqueas eran el dominio más antiguo. Treinta años después, la relación entre estos tres grupos sigue abierta a debate. En el centro de este debate se encuentra el origen de los eucariotes, que parecen una mezcla entre arqueas y bacterias. La mayoría de teorías sugieren que los eucariotes se originaronpor la simbiosis entre una arquea y una α-proteobacteria (ancestro mitocondrial). Sin embargo, difieren en explicar qué eran las arqueas y si es que las arqueas descendieron de las bacterias. El secuenciamiento de cientos de genomas suponía la generación de suficiente información genética para descifrar la relación entre los tres dominios, pero el debate continúa.

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