Forskare har upptäckt att ett enzym i mänskliga celler troligen har utvecklats från en uråldrig encellig organism. Och denna primitiva föregångare har en unik och värdefull egenskap.
Livet på jorden delas in i tre grupper av organismer: Bakterier, arkéer och eukaryoter. Människor tillhör den sista gruppen, eukaryoterna. En teori är att vi utvecklats från arkéer som i sin tur kan ha utvecklats från bakterier.
Det är arkéer och eukaryoter
Arkéer, tidigare kallade arkebakterier, är en av de tre stora domänerna för kategorisering av alla levande organismer. Arkéer finns överallt där man kan hitta bakterier och även i några andra, mer extrema miljöer, som heta källor, saltbassänger, undervattensgejsrar, kokande syra och radioaktivt avfall. Till skillnad från bakterier består inte arkéernas cellväggar av peptidoglykan utan av pseudomurein. Arkéerna saknar oftast ett yttre cellmembran.
Eukaryoter är organismer som har en eller flera komplexa celler, i vilka arvsmassan återfinns i en cellkärna som avgränsas av ett cellmembran. Dessa celler är också relativt stora. Djur, växter och svampar är eukaryoter.
Källa: Wikipedia
Nu har ett forskarlag från Umeå universitet upptäckt tydliga spår från en arké, vid namn odinarchaeota, i ett enzym som finns i cellkärnan i mänskliga celler.
Det mänskliga enzymet har en mängd olika funktioner, som energimetabolism, stabilisering av arvsmassa och programmerad celldöd.
– Upptäckten bidrar med en liten pusselbit till förståelse av hur mänskliga celler har utvecklats från mer primitiva föregångare, säger Magnus Wolf-Watz, professor vid Kemiska institutionen vid Umeå universitet.
Uråldriga föregångaren har unika egenskaper
Den primitiva föregångaren odinarchaeota har en helt unik och värdefull egenskap i jämförelse med det mänskliga enzymet. Det mänskliga enzymet kan bara känna igen och använda en specifik molekyl när den katalyserar en kemisk reaktion. Men enzymet från odinarchaeota kan använda ett brett spektrum av molekyler.
– I studien upptäckte vi den molekylära mekanismen för detta breda spektrum, säger Elisabet Sauer-Eriksson, professor vid Kemiska institutionen.
Glutamin är nyckelspelare
Tricket är att enzymet från odinarchaeota använder aminosyran glutamin. Den har unika kemiska egenskaper som utnyttjas till sin fulla potential i enzymet.
– Den generella och breda igenkänningen av olika molekyler sker med en kort loopsekvens i enzymet och denna loop skulle kunna användas som en legobit vid design av nya enzymer, säger Elisabet Sauer-Eriksson.
Området enzymdesign har som mål att utveckla enzymer som kan användas inom bland annat grön kemi, exempelvis när man förädlar träråvara.
Vetenskaplig artikel:
Insights into the evolution of enzymatic specificity and catalysis: From Asgard archaea to human adenylate kinases (Apoorv Verma, Emma Åberg-Zingmark, Tobias Sparrman, Ameeq Ul Mushtaq, Per Rogne, Christin Grundström, Ronnie Berntsson, Uwe H. Sauer, Lars Backman, Kwangho Nam, Elisabeth Sauer-Eriksson och Magnus Wolf-Watz), Science Advances.
Kontakt:
Magnus Wolf-Watz, professor vid Kemiska institutionen, Umeå universitet
magnus.wolf-watz@umu.se
