Новое исследование проливает свет на происхождение жизни на Земле

Решая один из самых нерешенных вопросов в биологии, группа под руководством Рутгерса обнаружила структуры белков, которые могут быть ответственны за происхождение жизни в первозданном бульоне древней Земли.


Исследование появляется в журнале Научные достижения.

Исследователи исследовали, как примитивная жизнь могла возникнуть на нашей планете из простых неживых материалов. Они спросили, какие свойства определяют жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, и пришли к выводу, что все живое должно было бы собирать и использовать энергию из таких источников, как Солнце или гидротермальные источники.

С молекулярной точки зрения это означало бы, что способность перетасовывать электроны имеет первостепенное значение для жизни. Поскольку лучшими элементами для переноса электронов являются металлы (вспомните стандартные электрические провода), а большая часть биологической активности осуществляется белками, исследователи решили изучить их комбинацию, то есть белки, связывающие металлы.

Они сравнили все существующие белковые структуры, которые связывают металлы, чтобы установить какие-либо общие черты, основываясь на предположении, что эти общие черты присутствовали в наследственных белках, были разнообразными и передавались из поколения в поколение, чтобы создать ряд белков, которые мы видим сегодня.

Эволюция белковых структур влечет за собой понимание того, как новые складки возникают из ранее существовавших, поэтому исследователи разработали вычислительный метод, который обнаружил, что подавляющее большинство существующих в настоящее время белков, связывающих металлы, в чем-то схожи, независимо от типа металла, с которым они связываются, организма, с которым они связаны. происходят от или функциональность, приписываемая белку в целом.

«Мы увидели, что ядра существующих белков, связывающие металлы, действительно похожи, хотя сами белки могут быть разными», — сказала ведущий автор исследования Яна Бромберг, профессор кафедры биохимии и микробиологии Университета Рутгерса в Нью-Брансуике. «Мы также увидели, что эти ядра, связывающие металл, часто состоят из повторяющихся субструктур, вроде блоков LEGO. Любопытно, что эти блоки были обнаружены и в других областях белков, а не только в ядрах, связывающих металл, и во многих других белках. которые не были рассмотрены в нашем исследовании.Наше наблюдение предполагает, что перестройки этих маленьких строительных блоков могли иметь одного или небольшого числа общих предков и дали начало целому ряду белков и их функций, которые доступны в настоящее время, т.е. к жизни, какой мы ее знаем».

«У нас очень мало информации о том, как возникла жизнь на этой планете, и наша работа дает ранее недоступное объяснение», — сказал Бромберг, чьи исследования сосредоточены на расшифровке ДНК-схем молекулярного механизма жизни. «Это объяснение также потенциально может способствовать нашим поискам жизни на других планетах и ​​планетарных телах. Наше обнаружение конкретных структурных строительных блоков также, возможно, имеет отношение к усилиям синтетической биологии, где ученые стремятся заново создать специфически активные белки».

В исследовании, финансируемом НАСА, также участвовали исследователи из Университета Буэнос-Айреса.