本研究重建了一组活跃的祖先 IRED，并追踪了立体选择性从祖先到现存 IRED 的进化。结合共同进化分析，揭示了六个能够重现立体选择性进化的历史突变。用 X 射线晶体学对该机制的研究表明，它们共同重塑底物结合口袋以调节立体选择性反转。此外，构建了一个经验适应度景观，并发现上位性在立体选择性进化中普遍存在。研究结果强调了 ASR 在规避耗时的大规模突变文库筛选以识别改变功能的突变方面的强大功能，并从分子角度支持了达尔文的前提，即生物功能的进化是一个逐步的过程。
综上，研究结果表明，祖先序列重建对于探索立体选择性进化的分子机制具有独特的优势。通过实验表征包含所有历史突变完整组合的序列空间，可以通过分析适应度的具体变化和进行统计分析来仔细研究上位性对功能进化的影响。此外，祖先序列被证明是旨在恢复立体选择性的蛋白质工程活动的合适起始模板。通过了解特定酶功能进化的关键历史突变，可以通过定向进化实验以较低的成本对祖先蛋白质进行工程设计，为开发具有理想功能的新生物催化剂提供有效途径。
文章信息：Evolutionary insights into the stereoselectivity of imine reductases based on ancestral sequence reconstruction
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54613-3
