Los investigadores exploraron la evolución de las proteínas de unión a metales durante miles de millones de años.

Al abordar una de las preguntas más profundas sin respuesta en biología, un equipo dirigido por Rutgers ha descubierto las estructuras de proteínas que pueden ser responsables de los orígenes de la vida en la sopa primordial de la Tierra antigua.

El estudio aparece en la revista Los científicos progresan.

Los investigadores han explorado cómo la vida temprana puede haberse originado en nuestro planeta a partir de materiales simples no vivos. Preguntaron qué propiedades definen la vida tal como la conocemos y concluyeron que todos los seres vivos habrían necesitado recolectar y usar energía, de fuentes como el Sol o fuentes hidrotermales.

En términos moleculares, esto significaría que la capacidad de mezclar electrones era esencial para la vida. Dado que los mejores elementos para la transferencia de electrones son los metales (piense en los cables eléctricos estándar) y la mayoría de las actividades biológicas las llevan a cabo las proteínas, los investigadores decidieron explorar la combinación de los dos, es decir, las proteínas que se unen a los metales.

Al abordar una de las preguntas más profundas sin respuesta en biología, un equipo dirigido por Rutgers ha descubierto las estructuras de proteínas que pueden ser responsables de los orígenes de la vida en la sopa primordial de la Tierra antigua. 1 crédito

Compararon todas las estructuras de proteínas existentes que unen metales para establecer características comunes, asumiendo que estas características compartidas estaban presentes en proteínas ancestrales y se diversificaron y transmitieron para crear la gama de proteínas que vemos hoy. .

La evolución de las estructuras proteicas implica comprender cómo surgieron nuevos pliegues a partir de los existentes previamente. Entonces, los investigadores idearon un método computacional que reveló que la gran mayoría de las proteínas de unión a metales existentes son algo similares, independientemente del tipo de metal al que se unan, a qué organismo se unen. proceden o la funcionalidad atribuida a la proteína en su conjunto.

«Vimos que los núcleos de unión a metales de las proteínas existentes son de hecho similares, aunque las propias proteínas pueden no serlo», dijo la autora principal del estudio, la profesora Yana Bromberg, del Departamento de Bioquímica y Microbiología de la Universidad de Rutgers en New Brunswick. “También vimos que estos núcleos de enlace de metal a menudo se componen de subestructuras repetitivas, muy parecidas a los bloques LEGO. Curiosamente, estos bloques también se encontraron en otras regiones de las proteínas, no solo en los núcleos de unión a metales, y en muchas otras proteínas que no se consideraron en nuestro estudio. Nuestra observación sugiere que los reordenamientos de estos pequeños bloques de construcción pueden haber tenido un solo ancestro común o un pequeño número de ancestros comunes y dieron lugar a la gama completa de proteínas y sus funciones actualmente disponibles, es decir, la vida tal como la conocemos.

«Tenemos muy poca información sobre cómo se originó la vida en este planeta, y nuestro trabajo proporciona una explicación que antes no estaba disponible», dijo Bromberg, cuya investigación se centra en descifrar el ADN planos de la maquinaria molecular de la vida. «Esta explicación también podría contribuir potencialmente a nuestra búsqueda de vida en otros planetas y cuerpos planetarios. Nuestro descubrimiento de los bloques de construcción estructurales específicos también es quizás relevante para los esfuerzos de biología sintética, donde los científicos apuntan a reconstruir proteínas específicamente activas.

Referencia: «La cuantificación de las relaciones estructurales de los sitios de unión a metales sugiere los orígenes de la transferencia biológica de electrones» 14 de enero de 2022, Los científicos progresan.

El estudio, financiado por NASA, también contó con investigadores de la Universidad de Buenos Aires.