祖先序列的重建可以通过揭示塑造当今自然界中蛋白质的适应性途径，让我们一窥分子进化的迷人过程。最近，Ghent University的Tom Desmet课题组追踪了负责甘露原mannogen合成和周转的碳水化合物活性酶的进化，mannogen是利什曼原虫寄生虫（Leishmania parasites）的关键碳水化合物储备。通过对酶的生化特性进行表征，结果表明甘露糖苷磷酸化酶活性出现在一种祖先细菌的甘露糖基转移酶中，后来在利什曼原虫的水平基因转移和基因复制过程中消失。
图片来源：ACS Catal.
通过在祖先甘露糖基转移酶中看似合理的历史序列空间中进行洗牌，该研究发现甘露糖磷酸化酶的活性可以通过活性位点外位置的各种突变组合来启动。
图片来源：ACS Catal.
分子动力学模拟表明，这种突变可以影响环的刚性，并保护活性位点不受破坏关键相互作用的水分子的影响，从而使α-甘露糖1-磷酸形成具有催化活性的构象。这些发现表明了细微的远端突变在蛋白质进化中的重要性，并表明大量的天然糖基转移酶可能是设计定制磷酸化酶的工程模板的一个有前途的来源。
图片来源：ACS Catal.
原文标题：Evolution of Phosphorylase Activity in an Ancestral Glycosyltransferase
原文作者：Jorick Franceus, José Pablo Rivas-Fernández, Jolien Lormans, Carme Rovira, and Tom Desmet*
ACS Catal. 2024, 14, 3103−3114
