Historia evolutiva de las oxidorreductasas
Las oxidorreductasas son enzimas que generalmente tienen tamaño pequeño, son altamente diversas en sus secuencias de aminoácidos y destacan por encargarse de reacciones de transferencia de electrones y facilitar el flujo del hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno y azufre en la Tierra, por lo que muchas veces requieren en sus sitios activos la presencia de metales de transición específicos.
Ya que las oxidorreductasas muy probablemente se involucraron con las rutas metabólicas de las primeras formas de vida en la Tierra, este trabajo se centró en reconstruir la evolución de los dominios de unión a metales de transición. Para ello, se analizó un grupo núcleo de dominios catalíticos de oxidorreductasas para explicar los orígenes y patrones evolutivos de las reacciones de transferencia de electrones y se modeló una red.
El análisis de redes provee un aprovechamiento flexible para acceder a la composición de dominios de familias antiguas de proteínas.
Los resultados obtenidos sugieren que algunos dominios encontrados en la más grande subred surgieron tempranamente en un ancestro procarionte termófilo anaerobio y subsecuentemente divergió cuando el estado de oxidación de la superficie de la Tierra incrementó y la temperatura disminuyó.
También se observó que los dominios de unión a hierro tienen un origen monofilético y probablemente han evolucionado de dominios FexSx a dominios hemo.
Finalmente, se propone que los dominios de unión Fe4S4 sirvieron como un templado para la emergencia de otros dominios. El ajuste a los cambios en la disponibilidad de metales y la necesidad de generar dominios con diferente potencial redox y cadenas de transferencia de electrones parecen haber sido importantes factores en la evolución de nuevos dominios.
Referencia:
- Harel, A., Bromberg, Y., Falkowski, P. G., & Bhattacharya, D. (2014). Evolutionary history of redox metal-binding domains across the tree of life. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201403676.
