來自美國(guó)薩克生物研究學(xué)院的研究員Joseph P. Noel和他的同事們?cè)谝豁?xiàng)新研究中將研究焦點(diǎn)放在了其中的一個(gè)代謝酶上，直到今天這種酶仍能有效地發(fā)揮功能被生物化學(xué)家們視為是催化上“完美無缺”的。在發(fā)布于5月13日《自然》（Nature）雜志上的論文中，研究人員揭示了該酶是如何從非催化性的祖先蛋白進(jìn)化而來的。

上接：Nature：追溯植物“法拉利”酶的起源

科學(xué)家們接下來在擬南芥基因組中進(jìn)一步搜索了與CHI相似的序列，從而使得他們轉(zhuǎn)向了一個(gè)稱為FAPs的蛋白家族的三個(gè)成員。FAPs在基因序列和分子骨架結(jié)構(gòu)上非常相似表明它們與CHO具有共同的根源

為了了解更多信息，研究人員生成了來自FAP基因的蛋白。Noel 回憶說：“在這一過程中，我們獲得了來自植物的每個(gè)FAP基因，將它插入到大腸桿菌中，讓細(xì)菌將其轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兡軌蛱幚淼牡鞍踪|(zhì)。然而出人意料的是，這三個(gè)古老蛋白抓住了來自大腸桿菌宿主的一個(gè)脂肪酸分子，FAP蛋白緊緊地抓著它以致于我們能夠看到這一額外的分子?！?/SPAN>

實(shí)際上，當(dāng)他們利用X射線晶體學(xué)檢測(cè)FAP蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)FAP形成了口袋緊鉤到一個(gè)脂肪酸上。與之相對(duì)比，CHI包含了一個(gè)特異形狀的口袋抓住了查爾酮（chalcone）將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹参稂S酮類化合物。

Noel研究小組追蹤三種FAPs至植物葉綠體。葉綠體是指出光合作用發(fā)生的位點(diǎn)，也是脂肪酸從頭開始合成的位點(diǎn)。葉綠體中生成的脂肪酸之后被利用在種子和胚中累積能量?jī)?chǔ)存。由于對(duì)生存至關(guān)重要，FAPs被視為是植物主要代謝組分中重要的部分。相比之下，黃酮類化合物的合成被認(rèn)為是一種特異的代謝：黃酮類化合物促成了植物能夠在野生特定情況下長(zhǎng)期傳遞基因的能力，但當(dāng)植物被放置在精確調(diào)控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中時(shí)卻并非即刻對(duì)生存起至關(guān)重要作用。

Noel說盡管FAPs和CHI在現(xiàn)代植物中發(fā)揮著非常不同的作用，它們的遺傳和結(jié)構(gòu)相似性表明存在一個(gè)明確的進(jìn)化關(guān)系。那么哪一個(gè)是另一個(gè)的祖先？Noel認(rèn)為FAPs更年長(zhǎng)。

由于FAPs甚至在藻類（早期植物祖先的現(xiàn)代范例）中促成了初級(jí)代謝，因此相比CHI它們更有可能通過自然選擇保存了超過5億年。這一快速移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)黃酮類化合物生成的酶有可能是在更“近”的過去形成，僅僅5億年前左右，隨著植物開始向干涸的、紫外線明亮的陸地遷移。

Noel說發(fā)現(xiàn)植物生物合成中兩個(gè)獨(dú)立的參與者之間的聯(lián)系將對(duì)農(nóng)業(yè)、生物燃料和營(yíng)養(yǎng)學(xué)產(chǎn)生重大的影響。這些不同的生物化學(xué)近親的進(jìn)化重聚讓他感到非常興奮。這也是給十年研究工作打上的一個(gè)極好的驚嘆號(hào)，Noel的研究小組一直在鍥而不舍地追尋這一在黃酮類化合物信號(hào)通路中的關(guān)鍵酶的起源?！斑@真是很酷，它是最好的一個(gè)例子，一個(gè)不是酶的蛋白進(jìn)化成了極其有效的酶。我們可以從中得知不是我們，而是自然一直在完成一個(gè)時(shí)間為5億年的實(shí)驗(yàn)！”