To boost crops more efficiently in the future, the evolutionary past may hold key insights. The way that plants process nutrients has a rich back story—they rely on enzymes that have been evolving for billions of years. However, these enzymes are often loosely understood, leaving potential targets for crop engineering untouched.
Research recently published in the Proceedings of the National Academy of Sciences bridges this gap, by tracing the evolution of a specific enzyme family called aminotransferases (ATs). These enzymes play a crucial role in how an organism processes both carbon and nitrogen.
This research team combined computational and experimental approaches to look at how this enzyme family evolved across 90 species. “One unique thing about this work was our focus on all the kingdoms, including animals, plants, bacteria, archaea and fungi. We thought this kind of analysis would provide a framework for the evolution of this enzyme family,” said Sang-Woo Han, one of the co-first authors of this work.
Han is an Assistant Professor at Konkuk University in South Korea as well as a faculty affiliate in the Environmental Genomics and Systems Biology Division of Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab). He completed this work with collaborators at the University of Wisconsin-Madison as well as the U.S. Department of Energy (DOE) Joint Genome Institute (JGI), a DOE Office of Science User Facility located at Berkeley Lab.
In addition to providing metagenome mining for computational analysis of the AT enzyme family, the JGI provided DNA synthesis capabilities to enable functional testing of these enzymes.
Yasuo Yoshikuni, head of the JGI’s DNA Synthesis Science program, underscored the value of taking a look at the AT family. “Essentially, the aminotransferases that we studied are involved in transfer of the amine group, or the N group, to a variety of different molecules. So they’re involved anytime you make an amine-based molecule—a very critical role,” he said. These enzymes are crucial for creating nucleic acids and proteins, as well as recycling nitrogen.
Now, with insight into a specific enzyme class that’s important to the way many organisms function, they have a sense of why nitrogen metabolisms can be so varied.
As evolution has progressed, organisms have developed metabolisms that function with a toolkit of enzymes. It’s useful to differentiate these enzyme tools into two groups: core metabolism and specialized metabolism.
For enzymes involved in core metabolism, organisms tend to have enzymes evolved to high performance, with specificity—a bit like including hex keys in many different sizes in a toolkit. This makes it possible to process more molecules efficiently, with just the right tool for the job.
For enzymes in specialized metabolism, organisms tend to evolve multiple copies of enzymes, similar to including half a dozen slightly different screwdrivers in a toolkit. This way, these important tools are always around, regardless of malfunction or misplacement.
Discover the latest in science, tech, and space with over 100,000 subscribers who rely on Phys.org for daily insights.
Sign up for our free newsletter and get updates on breakthroughs,
innovations, and research that matter—daily or weekly.
In studying this family of ATs, researchers found that these enzymes have evolved distinctly from both core and specialized enzymes. Even during specializing or multiplying, ATs have maintained functional versatility with fewer enzyme copies. In this way, this family is more like including a Swiss Army knife within a toolkit—a tool with some redundancy, that is both functionally versatile as well as compact. Because these ATs can facilitate reactions with multiple types of molecules, they’re versatile in ways other enzymes are not.
“It turns out that all of life created the minimum set of ATs that act together to create the robust network to supply amino acids fast enough for life to grow,” Yoshikuni said.
To gain this insight into the evolution of ATs, this team traced the evolution of these enzymes across 90 species. They queried the genomes of 15 species from each of six kingdoms: eubacteria, archaea, protist, plant, fungi and animal. This analysis led them to identify 2,938 putative AT genes.
Within the AT genes identified across different species, each organism has a relatively small set of around 20 ATs. These ATs have maintained a small and relatively constant number across different kingdoms, with archaea having around 15, eubacteria around 25, and eukaryotes having slightly larger numbers due to their expanded metabolisms. These ATs can operate in a relatively small set because of their unique functional redundancy.
To understand how founder AT enzymes became integral to core nitrogen metabolism, this team built a phylogenetic tree using bioinformatic software called FastTree and identified 62 distinct AT groups. However, no single AT group was conserved across all species—a surprise for an enzyme that plays a central role in metabolism.
This lack of conservation is likely due to the fact that AT enzymes have undergone non-orthologous gene displacements, where they replaced other ATs in different species, seemingly driven by the functional versatility of ATs. This replacement has allowed AT enzymes to evolve in complex ways.
Finally, to take a closer look at the functional redundancy of ATs, this team leveraged the JGI’s DNA synthesis capabilities to express, purify and characterize recombinant enzymes to determine substrate specificity. They found that even enzymes that evolved separately for billions of years have some common signatures of muli-substrate specificity. However, different organisms use different active residues to achieve this, a bit like having slightly different Swiss Army knives—explaining a bit more about why and how nitrogen metabolism is so robust and varied.
More information:
Kaan Koper et al, Multisubstrate specificity shaped the complex evolution of the aminotransferase family across the tree of life, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2405524121
Provided by
DOE/Joint Genome Institute
Citation:
Enzymes evolved mix-and-match characteristics to shape nitrogen metabolism diversity across the planet (2024, December 12)
retrieved 17 December 2024
from https://phys.org/news/2024-12-enzymes-evolved-characteristics-nitrogen-metabolism.html
This document is subject to copyright. Apart from any fair dealing for the purpose of private study or research, no
part may be reproduced without the written permission. The content is provided for information purposes only.
ADVERTISEMENT:
Hello, sobat pengemar slot! Pernah denger istilah “raja slot? Kalau belum, bersiaplah jatuh hati sama konsep ini. slot gaco merupakan mesin slots yang sering memberi win. Ya, slot-slot ini bisa dikatakan adalah jagoannya buat membawa pulang cuan. but, cemana sih caranya jumpain raja lot yang tepat? Santai Bro and Sis, kita beri santai saja di sini
Game terpopuler waktu sekarang hanya satu di Indonesia yaitu akan memberikan ROI tertinggi
Daftar dengan di :
Informasi mengenai KING SLOT, Segera Daftar Bersama king selot terbaik dan terpercaya no satu di Indonesia. Boleh mendaftar melalui sini king slot serta memberikan hasil kembali yang paling tinggi saat sekarang ini hanyalah KING SLOT atau Raja slot paling gacor, gilak dan gaco saat sekarang di Indonesia melalui program return tinggi di kingselot serta pg king slot
slot demo gacor
slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun demo slot gacor
akun demo slot gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun slot demo gacor
akun slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun demo slot pragmatic
akun demo slot pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun slot demo pragmatic
akun slot demo pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun slot demo
akun slot demo permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
akun demo slot
akun demo slot permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kdwapp.com
slot demo gacor
slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun demo slot gacor
akun demo slot gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun slot demo gacor
akun slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun demo slot pragmatic
akun demo slot pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun slot demo pragmatic
akun slot demo pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun slot demo
akun slot demo permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
akun demo slot
akun demo slot permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jebswagstore.com
slot demo gacor
slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun demo slot gacor
akun demo slot gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun slot demo gacor
akun slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun demo slot pragmatic
akun demo slot pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun slot demo pragmatic
akun slot demo pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun slot demo
akun slot demo permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
akun demo slot
akun demo slot permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama demoslotgacor.pro
slot demo gacor
slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun demo slot gacor
akun demo slot gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun slot demo gacor
akun slot demo gacor permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun demo slot pragmatic
akun demo slot pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun slot demo pragmatic
akun slot demo pragmatic permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun slot demo
akun slot demo permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
akun demo slot
akun demo slot permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
situs slot terbaru
situs slot terbaru permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
slot terbaru
slot terbaru permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama situsslotterbaru.net
suara88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama suara88.biz
sumo7777 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sumo7777.com
supermoney888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama supermoney888.biz
teratai88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama teratai88.biz
thor88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama thor88.biz
togelhk88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama togelhk88.net
topjitu88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama topjitu88.net
totosloto88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama totosloto88.com
trisula888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama trisula888.biz
udangbet88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama udangbet88.net
via88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama via88.biz
virusjp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama virusjp88.net
warga888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama warga888.biz
waw88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama waw88.biz
winjitu88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama winjitu88.net
wisdom88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama wisdom88.biz
wnitogel88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama wnitogel88.com
yoyo888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama yoyo888.biz
validtoto88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama validtoto88.com
sule999 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sule999.com
sule88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sule88.org
ss888bet permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama ss888bet.com
sia77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sia77.info
seluang88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama seluang88.com
satu88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama satu88.biz
satu777 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama satu777.asia
rp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama rp88.biz
rp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama rp88.asia
rp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama rp77.live
qiuqiu88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama qiuqiu88.biz
pt88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama pt88.org
pt77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama pt77.info
produk88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama produk88.asia
mt88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama mt88.org
mt77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama mt77.biz
menang66 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama menang66.biz
latobet888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama latobet888.org
kedai96 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kedai96.org
kedai188 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kedai188.biz
ids88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama ids88.biz
hp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama hp88.org
hp77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama hp77.org
gm88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama gm88.asia
gm77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama gm77.net
final888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama final888.org
duit88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama duit88.asia
duit168 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama duit168.biz
divisi88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama divisi88.org
dewi500 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama dewi500.biz
devil88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama devil88.info
cuputoto88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama cuputoto88.com
cukongbet88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama cukongbet88.asia
bom888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama bom888.biz
bintaro888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama bintaro888.info
askasino88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama askasino88.org
999aset permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama 999aset.com
afb77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama afb77.biz
aset99 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama aset99.biz
bendera77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama bendera77.biz
bendera888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama bendera888.com
coco88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama coco88.org
cuma77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama cuma77.biz
cuma88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama cuma88.org
dwv88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama dwv88.org
fafajp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama fafajp88.com
gemar88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama gemar88.biz
gocap88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama gocap88.info
gocaptoto permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama gocaptoto.asia
hakabet88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama hakabet88.com
hwtoto88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama hwtoto88.org
ina77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama ina77.biz
ina88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama ina88.info
jingga8888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama jingga8888.com
juragan777 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama juragan777.asia
kastil77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kastil77.info
kebo888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kebo888.biz
kkwin77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kkwin77.com
kokoslot88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama kokoslot88.asia
luckydf88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama luckydf88.org
microstar888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama microstar888.biz
monperatoto88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama monperatoto88.com
mpo1122 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama mpo1122.biz
mpo122 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama mpo122.biz
mpopelangi88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama mpopelangi88.com
pamanslot88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama pamanslot88.biz
panel88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama panel88.org
paragon77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama paragon77.biz
paragon888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama paragon888.info
pion77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama pion77.biz
prada88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama prada88.asia
prada888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama prada888.com
qqslot88slot permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama qqslot88slot.com
rejekibet88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama rejekibet88.com
rezekibet88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama rezekibet88.org
sensa77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sensa77.biz
sensa888 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sensa888.biz
singajp88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama singajp88.com
sr77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sr77.org
sr88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama sr88.org
surya77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama surya77.biz
surya88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama surya88.asia
tajir77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama tajir77.info
tajir88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama tajir88.biz
toto122 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama toto122.com
toto123 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama toto123.biz
uangvip88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama uangvip88.com
wajik77 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama wajik77.asia
777neko permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama 777neko.org
88judi permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama 88judi.net
99judi permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama 99judi.org
abcslot88 permainan paling top dan garansi imbal balik hasil besar bersama abcslot88.asia
