从阿斯加德古菌到人类腺苷酸激酶：对酶特异性和催化进化的洞察

宋宵因从吃到用了解酶——从阿斯加德古菌到人类腺苷酸激酶：对酶特异性和催化进化的洞察

酶的特异性和催化能力是生命系统中关键的生物化学特征。近年来，研究人员通过对阿斯加德古菌和人类腺苷酸激酶的研究，增进了对酶特异性和催化进化的理解。
阿斯加德古菌是一类在古代生命发展过程中起关键作用的微生物。研究人员发现，阿斯加德古菌中的一种酶，称为阿斯加德葡萄糖-6-磷酸异构酶（AGPase），具有独特的特异性。AGPase能够与不同的底物结合并催化不同的反应，这种多功能性使其在古菌生活环境中发挥重要作用。通过对AGPase结构的研究，研究人员发现其底物结合位点具有一种“柔性”的特性，可以适应不同的底物结构。这种柔性的结构特征被认为是AGPase实现多功能性的关键因素。
相比之下，人类腺苷酸激酶是一类高度特异的酶。腺苷酸激酶催化腺苷酸与磷酸基团的化学反应，从而调控细胞代谢和能量平衡。研究人员对人类腺苷酸激酶的进化研究表明，其特异性的增强与底物结合位点的进化相关。通过对不同物种中的腺苷酸激酶结构的比较，研究人员发现关键的氨基酸残基在演化过程中发生了变化，形成了与特定底物结构相匹配的结合位点。
这些研究结果揭示了酶特异性和催化能力的进化机制。柔性的结构特征使阿斯加德古菌中的酶能够适应不同的底物结构，并实现多功能性。而人类腺苷酸激酶通过特异性的进化，形成了更精确的底物结合位点，保证了特定的催化反应。理解这些进化机制有助于揭示生命系统中酶的多样性和功能适应能力。
参考文献：Apoorv Verma, Emma Åberg-Zingmark, Tobias Sparrman, Ameeq Ul Mushtaq , Per Rogne , Christin Grundström, Ronnie Berntsson , Uwe H. Sauer, Lars Backman , [...] , and Magnus Wolf-Watz Insights into the evolution of enzymatic specificity and catalysis: From Asgard archaea to human adenylate kinases