结构生物化学/分子进化

概述

分子进化在一定程度上是 DNA、RNA 和蛋白质尺度上的进化过程。分子进化作为一门科学领域在 20 世纪 60 年代兴起，当时来自分子生物学、进化生物学和群体遗传学的科学家们试图了解关于核酸和蛋白质结构和功能的最新发现。一些推动该领域发展的重要课题包括酶功能的进化、核酸差异作为研究物种分化的“分子钟”的使用以及非编码 DNA 的起源。基因组学方面的最新进展，包括全基因组测序、高通量蛋白质表征和生物信息学，导致了对该主题研究的显著增加。在 2000 年代，一些活跃的课题包括基因重复在新型基因功能出现中的作用、适应性分子进化与突变和漂移的中性过程的程度以及负责各种人类特征的分子变化的识别，特别是那些与感染、疾病和认知有关的特征。

为了使进化发生，需要满足三个不同的过程。

1. 产生多样化的群体

2. 根据适应性标准选择成员

3. 繁殖以使适应性更强的成员在群体中富集

核酸是可以进行所有三个过程的分子。组合化学是快速生产大量特定感兴趣分子的概念。由于这个过程，可以合成大量的核酸分子群体。该过程的一个常见示例涉及尝试创建特异性结合 ATP 和其他核苷酸的 RNA 分子。首先，将称为 apimers 的随机 RNA 序列池放入 ATP 亲和柱中。然后发现一些 RNA 分子与 ATP 结合。通过添加过量的 ATP，这些分子从亲和柱中释放出来。允许这些分子使用逆转录酶复制成 DNA。一旦转录成 DNA，这些分子就会进行 PCR，并最终转录回 RNA。