Nature | 代谢活动塑造酶结构的演化逻辑

主要观点总结

文章讨论了酶并非孤立演化的分子，而是嵌套于整个代谢网络中协同演化的产物。对酶的演化、结构和功能的关系进行了深入研究，涉及代谢网络、生化选择压力、酶的功能和结构、细胞资源分配和能量优化策略等。通过系统分析酿酒酵母亚门中近4亿年的代谢与结构演化数据，揭示了代谢约束如何跨尺度地塑造酶的结构特性。

关键观点总结

关键观点1: 酶广泛用作药物靶点、生物标志物筛选工具以及合成生物学中的路径设计核心元件。

酶在维持细胞代谢稳态和适应环境变化中发挥着核心作用。

关键观点2: 研究人员通过跨物种对酶序列的系统性比对，揭示出限制酶多样性的多重因素。

包括氨基酸侧链的化学属性、蛋白内部的协同构象变化及保守结构域的互作等。

关键观点3: 酶的合成代谢成本也构成重要的选择压力，影响其序列演化方向。

在资源有限的代谢系统中，细胞通过优化“代谢经济性”来提升适应性。

关键观点4: 研究选取了26种Saccharomycina酵母种，并引入裂殖酵母作为对照，进行了广泛的分析。

涵盖了11,269个酶结构，研究发现结构分化与代谢功能演化密切相关。

关键观点5: 研究通过系统分析揭示了代谢约束如何跨尺度地塑造酶的结构特性。

酶的演化不仅受到核心催化功能、表达丰度和代谢通量的影响，也深刻受限于能量成本与网络互作等多重生化约束。

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