Profunda descoberta das origens da vida na Terra – evolução de proteínas de ligação a metais

Pesquisadores exploraram a evolução de proteínas de ligação a metais ao longo de bilhões de anos.

Para abordar uma das questões mais profundamente sem resposta da biologia, uma equipe liderada por Rutgers descobriu as estruturas de proteínas que podem ser responsáveis ​​pelas origens da vida no caldo primordial da Terra antiga.

O estudo aparece na revista progresso da ciência.

Pesquisadores descobriram como a vida primitiva em nosso planeta surgiu a partir de materiais não vivos simples. Eles perguntaram quais propriedades definem a vida como a conhecemos e concluíram que qualquer coisa viva precisa coletar e usar energia, de fontes como o sol ou fontes hidrotermais.

Em termos moleculares, isso pode significar que a capacidade de embaralhar elétrons é fundamental para a vida. Como os melhores elementos para a transferência de elétrons são metais (pense em fios elétricos padrão) e a maioria das atividades biológicas são realizadas por proteínas, os pesquisadores decidiram explorar uma combinação dos dois – ou seja, proteínas que ligam metais.

Para abordar uma das questões mais profundamente sem resposta da biologia, uma equipe liderada por Rutgers descobriu as estruturas de proteínas que podem ser responsáveis ​​pelas origens da vida no caldo primordial da Terra antiga. Crédito: Rutgers

Eles compararam todas as estruturas de proteínas existentes que se ligam a metais para estabelecer quaisquer características comuns, com base na hipótese de que essas características comuns estavam presentes em proteínas ancestrais e se diversificaram e foram transmitidas para criar o conjunto de proteínas que vemos hoje.

A evolução das estruturas das proteínas envolve a compreensão de como novas dobras surgem a partir de dobras previamente existentes, então os pesquisadores projetaram um método computacional que descobriu que a grande maioria das proteínas de ligação a metais existentes são bastante semelhantes, independentemente do tipo de metal ao qual elas se ligam. o organismo em que estão. provêm ou a função atribuída à proteína como um todo.

“Vimos que os núcleos de ligação de metal das proteínas presentes são realmente semelhantes, embora as próprias proteínas possam não ser”, disse a principal autora do estudo, Jana Bromberg, professora do Departamento de Bioquímica e Microbiologia da Universidade Rutgers em New Brunswick. . “Também vimos que esses núcleos de ligação a metais geralmente consistem em estruturas centrais repetidas, como blocos de LEGO. Curiosamente, esses blocos também são encontrados em outras regiões de proteínas, não apenas em núcleos de ligação a metais, e em muitas outras proteínas que não foram Nossa observação sugere que esse rearranjo desses pequenos blocos de construção pode ter tido um ou um pequeno número de ancestrais comuns e deu origem a toda a gama de proteínas e suas funções atualmente disponíveis – ou seja, a vida como a conhecemos .”

disse Bromberg, cuja pesquisa se concentra em decifrar ADN Diagramas das máquinas moleculares da vida. Essa explicação também pode contribuir para nossa busca por vida em planetas e outros corpos planetários. Nossa descoberta de blocos de construção estruturais específicos também provavelmente será relevante para os esforços de biologia sintética, já que os cientistas pretendem construir proteínas particularmente ativas novamente. “

Referência: “A medição das relações estruturais dos sítios de ligação metálicos indica as origens do transporte biológico de elétrons” 14 de janeiro de 2022, disponível aqui. progresso da ciência.

O estudo é financiado por NASATambém incluiu pesquisadores da Universidade de Buenos Aires.