代谢酶进化过程中分形几何图形的出现

2024年4月10日《Nature》发表一项研究：分形是在多个长度尺度上具有自相似性的图案。宏观分形在自然界中很常见；然而，迄今为止，分子组装成分形仅限于合成系统。在此，我们报告发现了一种天然蛋白质，即蓝藻中的柠檬酸合成酶，它能自我组装成Sierpiński三角形。我们利用低温电子显微镜揭示了该分形如何从六聚体构件组装而成。虽然不同的刺激会调节分形复合物的形成，而且这些复合物能在体外调节柠檬酸合成酶的酶活性，但分形在体内可能没有生理功能。我们利用祖先序列重建来追溯柠檬酸合成酶分形是如何从非分形前体进化而来的，结果表明它可能是作为一种无害的进化意外出现的。我们的发现拓展了可能的蛋白质复合物的空间，并证明了复杂而可调节的组装可以在一次替换中进化。