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Protein-Evolution: Kein unbedeutendes
Rauschen
Wenn eine Mutation die Funktion
eines Proteins nicht verändert, ist sie trotzdem nicht unbedeutend.
(jkm) - Hierauf deuten die Resultate
einer evolutionären Zeitreise hin, die zwei amerikanische
Molekularbiologen unternommen haben. Demnach können zwei
Mutationen, die sich einzeln kaum auswirken, gemeinsam einen bedeutenden
Effekt haben.
Jianzhi Zhang und Helene Rosenberg
von den National Institute of Health in Bethesda, Maryland, wollten
mehr über die Vergangenheit zweier Proteine herausfinden,
die von menschlichen Abwehrzellen produziert werden.
Beide Eiweiße zerschneiden
RNA sehr effektiv in ihre Einzelteile. Eines der Eiweiße,
EDN, wirkt daneben auch gegen einige Viren, während das andere,
ECP, zusätzlich die Zellmembran von einzelligen Parasiten
und Bakterien schädigt.
Vor einiger Zeit war entdeckt
worden, dass die zwei Proteine aus einer Genverdoppelung hervorgegangen
sind, die nach der Trennung von Altweltaffen und Neuweltaffen
vor über 30 Millionen Jahren stattfand. Während erstere
- und damit auch der Mensch - beide Proteine aufweisen, besitzen
Neuweltaffen nur eines. Es arbeitet weniger effektiv als seine
Vettern und wirkt weder antiviral noch antibakteriell.
Zhang und Rosenberg ermittelten
die Aminosäuren-Abfolge der entsprechenden Proteine von Neuwelt-
und Altweltaffen. Durch eine statistische Analyse berechneten
sie daraus die vermutlichen Abfolgen in den Vorläuferproteinen,
ließen diese von Bakterien herstellen und ermittelten die
Aktivität der Proteine.
Demnach haben nur zwei Aminosäure-Ersetzungen
zu der hohen RNase- Aktivität der modernen Altweltaffen-EDNs
geführt, schreiben die Forscher in einem online veröffentlichten
Artikel der "Proceedings of the National Academy of Sciences".
Versuchweise ließen sie
die Bakterien das Neuweltaffen-EDN inklusive diese Veränderungen
herstellen und maßen deren Aktivität. Überraschenderweise
hatte jede einzelne Veränderung für sich kaum einen
Effekt.
Erst beide Austausche gemeinsam
erhöhten die RNase-Effektivität des Proteins um das
Dreizehnfache. Eine antivirale Wirkung konnten sie dem Proteins
jedoch nicht verleihen, vermutlich bedurfte es dazu weiterer Veränderungen.
Nach Ansicht von Zhang und Rosenberg
bestätigen ihre Ergebnisse frühere Befunde, dass Genverdoppelungen
der Evolution zusätzlichen Spielraum verschaffen.
Fast noch wichtiger sei aber die
Erkenntnis, dass auch scheinbar wirkungslose Proteinveränderungen
sich im Endeffekt als bedeutend entpuppen können. "Neutrale
Austausche sind nicht einfach nur 'Rauschen'", schreiben
die Forscher, "sie spielen eine wichtige Rolle bei der Evolution
der Proteinfunktion."
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