Исследование обнаруживает белковые структуры, которые могут быть ответственны за происхождение жизни

На вопрос о том, как жизнь впервые возникла на нашей планете, мы еще не ответили полностью, но наука все время приближается — и новое исследование определяет структуры белков, которые могли вызвать это.

Прежде всего, команда, стоящая за исследованием, решила исходить из того, что жизнь, какой мы ее знаем, зависит от сбора и использования энергии. В первозданном бульоне древней Земли эта энергия, скорее всего, поступала с неба, в виде излучения Солнца, или из недр самой земли, куда просачивалось тепло через гидротермальные жерла на дне древних морей.

На молекулярном уровне это использование энергии означает Электронный перенос, основной химический процесс, включающий перенос электрона от одного атома или молекулы к другому. Перенос электронов является основным Окислительно-восстановительные реакции (также известные как окислительно-восстановительные реакции), которые жизненно важны для некоторых основных функций жизни.

Поскольку металлы являются лучшими элементами для переноса электронов, а сложные молекулы, называемые белками, управляют большинством биологических процессов, исследователи решили объединить их и искать белки, которые связывают металлы.

Систематический и вычислительный подход был использован для сравнения белков, обнаруживающих металлы, и выявил некоторые общие черты, идентичные всем этим белкам, независимо от функции белка, металла, с которым он связывается, или рассматриваемого организма.

«Мы увидели, что связывающие металл ядра присутствующих белков действительно похожи, даже если сами белки могут быть разными». говорит микробиолог Яна Бромбергиз Университета Рутгерса — Нью-Брансуик в Нью-Джерси.

«Мы также видели, что эти ядра, связывающие металл, часто состоят из повторяющихся структур ядра, вроде блоков Lego. Любопытно, что эти блоки также встречаются в других областях белков, а не только в ядрах, связывающих металл, и во многих других белках. которые не учитывались в нашем исследовании».

Исследователи предполагают, что эти общие черты, возможно, присутствовали и функционировали в первых белках, изменяясь со временем, чтобы стать белками, которые мы видим сегодня, но сохраняя при этом некоторые общие структуры.

мышление Что растворимые минералы в древнем океане, который покрывал Землю тысячи миллионов лет назад, могли быть использованы для питания смешивания электронов, необходимого для передачи энергии и, таким образом, для биологической жизни.

«Наше наблюдение предполагает, что перестройки этих небольших строительных блоков могли иметь одного или небольшое количество общих предков и дали начало всему спектру белков и их функций, доступных в настоящее время». Бромберг говорит. «То есть в жизни, какой мы ее знаем».

В частности, команда смогла выявить изменения в белковых складках — формах, которые принимают белки, когда они становятся биологически активными — которые, возможно, привели к образованию белков, известных нам сегодня, почти как в проекте «Молекулярное генеалогическое древо».

Исследование также пришло к выводу, что биологически функциональные пептиды, меньшие версии белков, возможно, предшествовали самым старым белкам, возраст которых составляет 3,8 миллиарда лет. Все это дополняет наше понимание того, как зародилась жизнь.

Как всегда, любой анализ зарождения жизни на Земле может быть важен и при поиске жизни на других планетах, поскольку жизнь может начать развиваться (или уже развилась) по сходным биологическим путям.

«У нас очень мало информации о том, как зародилась жизнь на этой планете, и наша работа способствует объяснению, которое ранее было недоступно». Бромберг говорит. «Это объяснение может также способствовать нашим поискам жизни на планетах и ​​других планетарных телах.

«Наше открытие конкретных структурных строительных блоков также имеет отношение к усилиям синтетической биологии, поскольку ученые стремятся заново создавать специфически активные белки».

Поиск был опубликован в научный прогресс.