六生物信息學和進化的研究方法

1、六生物信息學和進化的研究方法六生物信息學和進化的研究方法生物信息學和進化的研究方法蛋白質序列清楚地反映出生物的進化關系。JaneGoodall和一只黑猩猩互動提示人類與黑猩猩親緣關系近。血紅蛋白的氨基酸序列也證明人類與黑猩猩的親緣關系。在血紅蛋白153個氨基酸殘基中，人血紅蛋白（紅色）與黑猩猩血紅蛋白（藍色）只有一個氨基酸殘基不同。[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。比較蛋白質的

2、三維結構（即與蛋白功能關系最密切的參數(shù)），我們很容易鑒定蛋白家族成員。我們在蛋白質折疊章節(jié)介紹過的牛核酸酶，其三維結構與人核酸酶的三維結構頗為類似（圖6.1）。雖然這種類似性在意料之中因為這兩個蛋白質的功能是一樣的），但是有些情況下這種比較卻獲得了我們意料之外的結果。例如血管生成素angiogenin是能夠刺激血管生成的蛋白質。但是血管生成素的三維結構與核酸酶三維結構非常相似，說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、肯定來自同一祖先分子。圖6.1牛和人核酸酶結構。功能類似性的蛋白質常常具有結構類似性。核生物（包括人類）的進化樹。也可以用實驗方法研究分子進化。有些化石的DNA分子也可以進行PCR擴增和測序，直接觀察古代的分子序列。此外科研人員也可以進行一些核酸復制實驗觀察實驗室的分子進化。這些研究的結果能揭示更多的分子進化機制。6.1同源物來自同一祖先生物化學進化的研究主要是確定蛋白質、其它生物分子、以及生物化學途徑如何隨著時間發(fā)生的變化。來自同一祖

4、先的兩個物體就是同源關系。同源（homologus）分子或同源物（homologs）可以分為兩類（圖6.3）。側向同源物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化歷史和它們的生物功能。如果新近測序的蛋白質與功能已知蛋白具有同源性，那么這個新近測序的蛋白質也可能具有這樣的生物功能。如何確定人類兩種蛋白質具有側向同源如何確定人類蛋白和酵母蛋白