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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Unravelling the Evolution of Complexes with Ancestral Sequence Reconstruction

Descripción del proyecto

Los orígenes de los complejos proteínicos celulares

Las proteínas, pese a su pequeño tamaño, son esenciales para el mantenimiento de las células. Los complejos proteínicos desempeñan un papel importante en la funcionalidad básica de las células. El proyecto EVOCATION, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, tiene por objeto estudiar esta complejidad. Se examinará la idea de que las proteínas derivan hacia asociaciones complejas que acaban convirtiéndose en permanentes por necesidad más que por mejora. Para demostrarlo, los investigadores utilizarán la reconstrucción de secuencias ancestrales para recrear en el laboratorio proteínas antiguas. De este modo, se estudiará cómo se comportaban antes de formar parte de los complejos modernos. El equipo se centrará en enzimas esenciales como la RubisCO (responsable de la fijación de CO2 en plantas) y la citrato sintasa. El objetivo es comprender cómo interacciones inicialmente fortuitas entre proteínas pudieron consolidarse hasta dar lugar a la arquitectura celular organizada que caracteriza a los sistemas biológicos actuales.

Objetivo

Almost all proteins perform their functions as part of protein complexes. These assemblies are intricate and often beautiful examples of evolution?s capacity to generate complexity. But are they built by natural selection? My recent work has revealed that they may in fact be produced and maintained across vast time scales by neutral processes, even if they provide no adaptive benefit at all. In this proposal, I will test this radical idea by bringing together ancestral sequence reconstruction and quantitative biochemistry of protein complexes. I will use this approach to experimentally unravel the evolutionary processes that generate and maintain biochemical complexity in three model systems that exemplify archetypical protein-protein interactions: In the first objective, I will unravel what drives the evolutionary gain and loss of homomeric interactions. I will recapitulate how the universally conserved enzyme citrate synthase repeatedly underwent changes in self-assembly state. I will test if these changes were adaptive or whether they result from new interfaces being highly evolvable. In the second objective, I will probe why protein complexes evolve to depend on transient interactions with folding and assembly chaperones. I will retrace how the CO2 fixing enzyme RubisCO acquired a set of dedicated assembly and folding chaperones. I will unravel whether the initial gain of new chaperone interactions was useful and determine what later caused RubisCO to start completely depending on them. In the third objective, I will unravel if many of the interactions between different complexes are caused by neutral evolution. I will use a new experimental approach in yeast to quantify the rate at which complexes gain interactions with the rest of the proteome by chance alone. Together, these experiments will show for the first time how adaptive evolution and neutral processes interacted to produce the intricate biochemical complexity we see inside cells today.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2021-STG

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Institución de acogida

PHILIPPS UNIVERSITAET MARBURG
Aportación neta de la UEn
€ 773 522,34
Dirección
BIEGENSTRASSE 10
35037 Marburg
Alemania
Región
Hessen Gießen Marburg-Biedenkopf
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 773 522,34

Beneficiarios (2)