Ферменты катализируют широкий спектр биологически значимых химических реакций даже в простейших живых клетках.Биохимик доктор Уэйн Патрик говорит, что люди склонны представлять эволюцию как медленный и неуклонный переход от едва функциональных форм жизни в изначальном супе к современной вершине почти совершенства.«Когда дело доходит до эволюции ферментов, это также учебная версия событий, происходящих на молекулярном уровне; плавная и устойчивая траектория от едва функциональных первичных катализаторов к высокоактивным и специфическим ферментам, которые мы наблюдаем сегодня. экспертиза, реальность кажется совершенно иной ».В статье, опубликованной в UK Journal of the Royal Society Interface, доктор Патрик, его аспирант Матильда Ньютон и их соавтор профессор Вик Аркус (Вайкато) обобщают экспериментальные данные, которые бросают вызов преобладающему мышлению.
«Мы обсуждаем примеры, в которых ферменты развивались с молниеносной скоростью — в течение многих лет, а не эонов — и представляем доказательства того, что многие ферменты были лучшими катализаторами в древнем прошлом, чем сегодня».По его словам, одним из примеров необычайно быстрой эволюции является появление ферментов, которые современные бактерии используют для расщепления антибиотиков и пестицидов, созданных человеком.«Изучение сложностей эволюции ферментов не только дает фундаментальные знания о том, как жизнь возникла из первобытного бульона, но также дает представление о разработке белков с биомедицинскими и биотехнологическими приложениями».
Д-р Патрик и его коллеги из Лаборатории инженерии и эволюции ферментов Департамента биохимии в настоящее время занимаются поиском таких приложений. Их работа включает сотрудничество с ведущей биотехнологической компанией LanzaTech, у которой есть микроб, который может расти, используя вредные газы с промышленных предприятий, таких как сталелитейные заводы и нефтеперерабатывающие заводы.Исследователи Otago разрабатывают ферменты, которые нужно поместить в этот микроб, чтобы он мог производить полезное сырье, которое в противном случае пришлось бы производить из нефти.
«Это отличный пример того, как действительно фундаментальные исследования, проведенные с помощью гранта Фонда Марсдена Новой Зеландии, могут неожиданным образом превратиться в прикладные результаты», — говорит д-р Патрик.