Febbraio 1, 2023

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Come spieghi la ricostruzione delle proteine ​​ancestrali CRISPR-Cas con pezzi di TENTE?

Nuovo popolare video scientifico In cui spiego la ricostruzione delle proteine CRISPR- Antenato Casutilizzando parti di TENTE. Video su YouTube. Video n. 21 di playlist dinamica a partire dal Il canale YouTube di Lluís Montoliu.

oggi salgo Un altro filmato a lungo termine È in corso una popolare serie di video scientifici Genetica Per cui mi stavo preparando dall’inizio della pandemia di COVID-19 usando PARTI DI TENTE, il leggendario giocattolo da costruzione che molti della mia generazione e più giovani ricordano da bambini con cui trascorrevamo del tempo di qualità divertendoci e sviluppando la nostra creatività. Insieme a Questo nuovo videoche è già il numero 21 in ELENCO BIOTENTIvolevo spiegare come siamo riusciti a ricostruire Proteine ​​progenitrici di CRISPR-Casdecine, centinaia, persino miliardi di anni. I risultati dello studio collaborativo a cui mi riferisco sono apparsi pubblicati sulla rivista Microbiologia della natura.

Data l’apparente mancanza di reperti fossili o resti organici di qualsiasi tipo da cui derivare il DNA degli ultimi milioni di anni, abbiamo dovuto ricorrere a tecniche alternative, che utilizzano la potenza computazionale di grandi supercomputer e metodi statistici per dedurre Quali potrebbero essere le proteine ​​precursori di CRISPR-Cas?che doveva essere presente in batteri vissuti diversi milioni di anni fa, in base alla diversità di sequenza di queste stesse proteine ​​nell’attuale gruppo di batteri evolutivamente correlati.

In questo nuovo video, converto pezzi colorati di TENTE in amminoacidi, le unità che compongono le proteine. Infatti Ci sono 20 amminoacidi che può essere trovato nelle proteine ​​di qualsiasi organismo vivente. Ma ho solo otto colori di pezzi TENTE. E quindi il video È un’approssimazione semplicistica, poiché le proteine ​​sono costituite da soli 8 tipi di amminoacidi (invece di 20), anche se questo è sufficiente per la spiegazione e servono allo stesso scopo.

Uno schema grafico che ripete i pezzi e le proteine ​​raffigurati nei mattoncini colorati nel filmato. La sequenza temporale va da sinistra a destra. A sinistra, presento le proteine ​​Cas. A destra ci sono le proteine ​​Cas presenti. Le frecce indicano i cambiamenti che si verificano nelle proteine ​​mentre progrediscono nello sviluppo. Grafica: Louis Montolio.

Utilizzando i template TENTE colorati, possiamo vedere che le quattro proteine ​​Cas presenti nell’esempio (nel diagramma allegato e nel filmato) due a due. Possiamo raggrupparli in due gruppi di due, a causa delle loro somiglianze. Attraverso alcuni cambiamenti, possiamo passare dall’uno all’altro. Se queste stesse informazioni vengono presentate a un computer e gli chiediamo di applicarle Metodo della massima verosimiglianza Quindi la proteina ci troverà l’antenato più probabile che potrebbe aver dato origine alle due proteine ​​presenti che sono simili (perché condividono una discendenza comune). E possiamo farlo in entrambi i gruppi di proteine.

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Possiamo quindi chiedere al computer di trovare la proteina antenata più probabile che potrebbe aver dato origine a queste due proteine ​​antenate che abbiamo appena ottenuto. In effetti, vi chiediamo successivamente di tornare indietro nel tempo e descrivere proteine ​​ancestrali (per altre proteine ​​ancestrali) che potrebbero spiegare la diversità delle sequenze di aminoacidi osservate nelle attuali proteine ​​Cas. Infatti il ​​computer ci trova una proteina più vecchia (più vecchia) che potrebbe dare origine a proteine ​​progenitrici precedentemente ottenute e proteine ​​Cas osservate nei batteri attuali.

L’esempio mostra solo due fasi del processo. Ma se applichiamo lo stesso metodo al contrario, possiamo allontanarci dal presente e ottenere proteine ​​da batteri che devono essere vissuti decine, centinaia e persino miliardi di anni. È così che danno energia, ricostruiscono e resuscitano Proteine ​​progenitrici di CRISPR-Cas.