古老的操纵密码嵌入于氨基酸替换矩阵与氨酰-tRNA合成酶系统发育中
种群与进化
2019-12-12 v1
摘要
通过考察两个氨酰-tRNA合成酶(aaRS)超家族在分支历史中依据氨基酸化学性质对其差异识别的逐步改进,研究了规范氨基酸替换矩阵(aaSM)的底层结构。遗传密码的进化扩张由aaSM的一个简单参数化描述,其中(i)可区分氨基酸类型数、(ii)矩阵维数以及(iii)参数数量,在aaRS系统发育的每次 bifurcations 中均增加一。对应于如下树的参数化矩阵——其中氨基酸侧链大小作为其被归类为仅由I类或II类aaRS底物的唯一可辨性质——比具有随机分支模式的树对经验确定的aaSM拟合显著更好。每类中极性与非极性氨基酸的第二次划分带来了极大进一步的改进。aaRS系统发育中最早的类分离时期反映了这些酶通过经次要(I类)和主要(II类)螺旋沟识别受体茎身份元件来区分tRNA的能力,这正是古老操纵密码的运作方式。利用反密码子环进行tRNA识别的出现支持了后期遗传密码中氨基酸化学最优映射的进化,这是一种本质上的数字分类,其中极性为主要功能性质,弥补了操纵密码对氨基酸未精炼、随意的区分。
引用
@article{arxiv.1912.05057,
title = {The ancient Operational Code is embedded in the amino acid substitution matrix and aaRS phylogenies},
author = {Julia A. Shore and Barbara R. Holland and Jeremy G. Sumner and Kay Nieselt and Peter R. Wills},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.05057},
year = {2019}
}