เช่นเดียวกับชาว Floridians ตลอดชีวิตที่ตกลงไปในฤดูหนาวของวิสคอนซิน เอนไซม์ที่คุ้นเคยกับความอบอุ่นมักไม่ค่อยดีนักในดินแดนที่หนาวเย็น แต่เอ็นไซม์ที่รักความร้อนในสมัยโบราณถูกบังคับให้ปรับตัวให้เข้ากับโลกที่เย็นตัว สามารถสลับชิ้นส่วนเพื่อให้ปฏิกิริยาเคมีดำเนินต่อไปนักวิทยาศาสตร์รายงานออนไลน์วันที่ 22 ธันวาคมในScience
Yousif Shamoo นักชีวเคมีจากมหาวิทยาลัยไรซ์ในฮูสตัน
ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษากล่าวว่าด้วยการสร้างเอ็นไซม์ขึ้นใหม่ตามที่ดูเหมือนเมื่อหลายพันล้านปีก่อน งานวิจัย “ช่วยอธิบายประวัติศาสตร์วิวัฒนาการตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้” และผลการวิจัยได้ตั้งคำถามถึงแนวคิดที่ว่าเอ็นไซม์ต้องเสียสละความเสถียรของพวกมันเพื่อให้กระฉับกระเฉงมากขึ้น
เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาตามธรรมชาติที่กระตุ้นปฏิกิริยาเคมีที่จำเป็นภายในสิ่งมีชีวิต ส่วนใหญ่ทำงานภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดเท่านั้น หนาวเกินไปและพวกเขาไม่สามารถไปได้ ร้อนเกินไป และพวกเขาสูญเสียรูปร่าง — และโดยการขยาย หน้าที่ของพวกเขา.
เชื่อกันว่าสิ่งมีชีวิตบนโลกได้เริ่มต้นขึ้นในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่น เช่น น้ำพุร้อนหรือปล่องไฮโดรเทอร์มอล ดังนั้นเอนไซม์ตัวแรกน่าจะทำงานได้ดีที่สุดในอุณหภูมิที่ร้อนจัด โดโรธี เคิร์น นักชีวเคมีจากมหาวิทยาลัยแบรนไดส์ ในเมืองวอลแทม รัฐแมสซาชูเซตส์ กล่าว แต่ค่อยๆ โลกเย็นลง เพื่อให้ชีวิตดำเนินต่อไป เอ็นไซม์ในระยะแรกต้องเปลี่ยนช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด
Kern และเพื่อนร่วมงานของเธอดูประวัติวิวัฒนาการของเอนไซม์ที่เรียกว่าอะดีนิเลตไคเนส โปรตีนบางชนิดพบได้ในทุกเซลล์ และจำเป็นต่อการดำรงชีวิต
นักวิจัยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการสร้างลำดับบรรพบุรุษเพื่อค้นหา
ว่ายีนของเอนไซม์อาจมีหน้าตาเป็นอย่างไรในจุดต่างๆ ในช่วง 3 พันล้านปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้แก้ไข ยีนของ E. coliเพื่อให้แบคทีเรียผลิตเอ็นไซม์โบราณที่น่าจะเป็นไปได้เหล่านั้น จากนั้นจึงพิจารณาว่าโมเลกุลที่กลับชาติมาเกิดมีอุณหภูมิต่างกันอย่างไร
Kern กล่าวว่า “เอนไซม์ที่เก่ามากเหล่านี้มีหมัดที่อุณหภูมิต่ำมากเกินกว่าที่ใครจะคาดคิด แต่เมื่อเวลาผ่านไป การคัดเลือกโดยธรรมชาติก็ค่อยๆ ผลักดันให้เอ็นไซม์ทำงานได้ดีขึ้นในอุณหภูมิที่เย็นกว่า เธอพบว่า เอ็นไซม์สะสมการกลายพันธุ์ที่เปลี่ยนโครงสร้างกรดอะมิโนบางส่วน ส่งผลให้ความต้องการพลังงานของเอ็นไซม์ลดลงในที่สุด ซึ่งช่วยให้เอ็นไซม์เคลื่อนที่ปฏิกิริยาสำคัญไปพร้อม ๆ กันอย่างรวดเร็วพอที่ชีวิตจะอยู่รอด
ไม่มีข้อเสียตรงที่ทำงานได้ดีในความร้อน ดังนั้นเอนไซม์จึงไม่สูญเสียความทนทานต่อความร้อนในทันที บางส่วนกลายเป็นสิ่งที่ Kern เรียกว่า “ซุปเปอร์เอนไซม์” — พวกมันทำงานได้อย่างรวดเร็วอย่างน่าประทับใจและสามารถเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำ แต่พวกมันยังคงเสถียรที่อุณหภูมิสูง
การค้นพบนี้ขัดกับข้อสันนิษฐานที่ว่าการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของเอนไซม์ ซึ่งจะทำให้สามารถบรรทุกสินค้าด้วยความเร็วเท่าเดิมในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าได้ ซึ่งมักจะมาพร้อมกับความเสถียรที่ลดลง
ข้อสันนิษฐานนั้นมีเหตุผล: เช่นเดียวกับนิ้วมือที่เย็นเยียบที่พยายามผูกเชือกรองเท้า เอ็นไซม์จะแข็งขึ้นและไม่ทำงานเช่นกันเมื่ออุณหภูมิลดลง ในการทำกิจกรรม พวกเขาต้องเพิ่มความยืดหยุ่น ซึ่งจะทำให้มีเสถียรภาพน้อยลงที่อุณหภูมิสูงขึ้น มีแนวโน้มที่จะสูญเสียรูปร่างและหยุดทำงาน แต่ตอนนี้ ดูเหมือนว่าเอ็นไซม์บางตัวสามารถมีสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลกได้
แนวคิดของเอนไซม์ทั่วไปที่ทำงานได้ดีในช่วงอุณหภูมิกว้างไม่ใช่เรื่องใหม่ นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบโปรตีนดังกล่าวในห้องปฏิบัติการ Shamoo กล่าว แต่งานนี้แสดงให้เห็นว่าอาจเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมจริง “เพียงเพราะฉันสามารถทำอะไรบางอย่างในห้องปฏิบัติการ ที่ฉันสามารถสร้างเอ็นไซม์ที่เป็นผู้เชี่ยวชาญอย่างแท้จริง ไม่ได้หมายความว่ามันเกิดขึ้นบนโลกใบนี้” เขากล่าว
credit : austinyouthempowerment.org bethanybaptistcollege.org bethanyboulder.org bippityboppitybook.com bostonsceneparty.com brucealmighty.net bullytheadjective.org canyonspirit.net canyoubebought.com celebrityfiles.net
