NYHET Ett forskarlag vid Umeå Universitet har upptäckt att ett enzym i mänskliga celler troligen har utvecklats från en uråldrig encellig organism. Enzymets unika egenskaper gör att det skulle kunna användas som en legobit vid design av nya enzymer, till exempel inom förädling av träråvara. Upptäckterna presenteras i den vetenskapliga tidskriften Science Advances.
Ett enzym i cellkärnan hos människor har visat sig härstamma från en av de tidigaste formerna av liv på jorden.
ImageJohnér Bildbyrå AB, Cultura CreativeLivet på jorden delas in i tre grupper av organismer: bakterier, arkéer och eukaryoter, där människor tillhör den sista gruppen, eukaryoterna. En teori är att vi utvecklats från arkéer som i sin tur kan ha utvecklats från bakterier.
Upptäckten bidrar med en liten pusselbit till förståelse av hur mänskliga celler har utvecklats
Nu har ett forskarlag från Kemiska institutionen vid Umeå universitet upptäckt tydliga spår från en arké (odinarchaeota) i ett enzym som finns i cellkärnan hos mänskliga celler. Det mänskliga enzymet kallas AK6 och har en mängd olika funktioner, till exempel 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. Tajmingen är intressant med tanke på att Nobelpriset i fysiologi eller medicin gick till den stora upptäckten att vi människor har en hel del neandertalar-DNA i vår arvsmassa, säger Magnus Wolf-Watz, professor vid Kemiska institutionen.
Den primitiva föregångaren odinarchaeota har en helt unik och värdefull egenskap i jämförelse med det mänskliga enzymet AK6. Medan AK6 bara kan känna igen och använda en specifik molekyl när den katalyserar en kemisk reaktion så kan enzymet från odinarchaeota 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, och fortsätter:
- Tricket är att enzymet från odinarchaeota använder aminosyran glutamin som 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.
Området enzymdesign har som mål att utveckla enzymer som kan användas till exempel inom grön kemi. Ett exempel på det är förädling av träråvara, som är en stark forskningsinriktning vid Umeå universitet.
Studien har letts av Magnus Wolf-Watz, Elisabeth Sauer-Eriksson och Apoorv Verma som numera är postdoktor vid University of California Merced, USA.
Arbetet har varit av multidiciplinär karaktär och har utöver forskare från kemiska institutionen även samlat forskare från institutionen för medicinsk kemi samt en forskargrupp vid University of Texas at Arlington, USA, som leds av Dr. Kwangho Nam.
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, Magnus Wolf-Watz (2022). Insights into the evolution of enzymatic specificity and catalysis: From Asgard archaea to human adenylate kinases. Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.abm4089
