六生物信息學(xué)和進(jìn)化的研究方法

1、六生物信息學(xué)和進(jìn)化的研究方法六生物信息學(xué)和進(jìn)化的研究方法生物信息學(xué)和進(jìn)化的研究方法蛋白質(zhì)序列清楚地反映出生物的進(jìn)化關(guān)系。JaneGoodall和一只黑猩猩互動(dòng)提示人類與黑猩猩親緣關(guān)系近。血紅蛋白的氨基酸序列也證明人類與黑猩猩的親緣關(guān)系。在血紅蛋白153個(gè)氨基酸殘基中，人血紅蛋白（紅色）與黑猩猩血紅蛋白（藍(lán)色）只有一個(gè)氨基酸殘基不同。[左邊KennanWardCbis.]如同人類家族的成員一樣，分子家族的成員有一些共同的特征。比較蛋白質(zhì)的

2、三維結(jié)構(gòu)（即與蛋白功能關(guān)系最密切的參數(shù)），我們很容易鑒定蛋白家族成員。我們?cè)诘鞍踪|(zhì)折疊章節(jié)介紹過(guò)的牛核酸酶，其三維結(jié)構(gòu)與人核酸酶的三維結(jié)構(gòu)頗為類似（圖6.1）。雖然這種類似性在意料之中因?yàn)檫@兩個(gè)蛋白質(zhì)的功能是一樣的），但是有些情況下這種比較卻獲得了我們意料之外的結(jié)果。例如血管生成素angiogenin是能夠刺激血管生成的蛋白質(zhì)。但是血管生成素的三維結(jié)構(gòu)與核酸酶三維結(jié)構(gòu)非常相似，說(shuō)明血管生成素和核酸酶屬于同一蛋白家族（圖6.2）。因此它們

3、肯定來(lái)自同一祖先分子。圖6.1牛和人核酸酶結(jié)構(gòu)。功能類似性的蛋白質(zhì)常常具有結(jié)構(gòu)類似性。核生物（包括人類）的進(jìn)化樹(shù)。也可以用實(shí)驗(yàn)方法研究分子進(jìn)化。有些化石的DNA分子也可以進(jìn)行PCR擴(kuò)增和測(cè)序，直接觀察古代的分子序列。此外科研人員也可以進(jìn)行一些核酸復(fù)制實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)室的分子進(jìn)化。這些研究的結(jié)果能揭示更多的分子進(jìn)化機(jī)制。6.1同源物來(lái)自同一祖先生物化學(xué)進(jìn)化的研究主要是確定蛋白質(zhì)、其它生物分子、以及生物化學(xué)途徑如何隨著時(shí)間發(fā)生的變化。來(lái)自同一祖

4、先的兩個(gè)物體就是同源關(guān)系。同源（homologus）分子或同源物（homologs）可以分為兩類（圖6.3）。側(cè)向同源物paralogs指同種生物的同源物。直向同源物thologs指不同物種間具有非常相似甚至一致功能的同源物。了解分子間的同源性能夠揭示分子的進(jìn)化歷史和它們的生物功能。如果新近測(cè)序的蛋白質(zhì)與功能已知蛋白具有同源性，那么這個(gè)新近測(cè)序的蛋白質(zhì)也可能具有這樣的生物功能。如何確定人類兩種蛋白質(zhì)具有側(cè)向同源如何確定人類蛋白和酵母蛋白