Forscher haben die Evolution von metallbindenden Proteinen über Milliarden von Jahren erforscht.
Um eine der zutiefst unbeantworteten Fragen der Biologie anzugehen, hat ein Team unter der Leitung von Rutgers die Strukturen von Proteinen entdeckt, die möglicherweise für die Entstehung des Lebens im Ureintopf der alten Erde verantwortlich sind.
Die Studie erscheint in der Zeitschrift Wissenschaftlicher Fortschritt.
Forscher haben entdeckt, wie primitives Leben auf unserem Planeten aus einfachen unbelebten Materialien entstand. Sie fragten, welche Eigenschaften das Leben, wie wir es kennen, definieren und kamen zu dem Schluss, dass alles Lebende Energie aus Quellen wie der Sonne oder hydrothermalen Quellen sammeln und nutzen muss.
In molekularer Hinsicht könnte dies bedeuten, dass die Fähigkeit, Elektronen zu mischen, lebenswichtig ist. Da die besten Elemente für die Elektronenübertragung Metalle sind (denken Sie an normale elektrische Drähte) und die meisten biologischen Aktivitäten von Proteinen ausgeführt werden, entschieden sich die Forscher, eine Kombination der beiden zu untersuchen – d. h. Proteine, die Metalle binden.
Um eine der zutiefst unbeantworteten Fragen der Biologie anzugehen, hat ein Team unter der Leitung von Rutgers die Strukturen von Proteinen entdeckt, die möglicherweise für die Entstehung des Lebens im Ureintopf der alten Erde verantwortlich sind. Bildnachweis: Rutgers
Sie verglichen alle existierenden Proteinstrukturen, die Metalle binden, um gemeinsame Merkmale festzustellen, basierend auf der Hypothese, dass diese gemeinsamen Merkmale in angestammten Proteinen vorhanden waren und diversifiziert und weitergegeben wurden, um die Gruppe von Proteinen zu schaffen, die wir heute sehen.
Die Evolution von Proteinstrukturen erfordert das Verständnis, wie neue Faltungen aus zuvor bestehenden Faltungen entstehen. Daher entwarfen die Forscher eine Computermethode, die herausfand, dass die überwiegende Mehrheit der heute existierenden metallgebundenen Proteine ziemlich ähnlich ist, unabhängig von der Art des Metalls, an das sie binden. und der Organismus. kommen von oder die Funktion, die dem Protein als Ganzes zugewiesen wird.
„Wir haben gesehen, dass die metallbindenden Kerne der vorhandenen Proteine tatsächlich ähnlich sind, obwohl die Proteine selbst möglicherweise nicht so sind“, sagte die Hauptautorin der Studie, Jana Bromberg, Professorin am Department of Biochemistry and Microbiology der Rutgers University in New Brunswick . „Wir haben auch gesehen, dass diese metallbindenden Kerne oft aus sich wiederholenden Kernstrukturen bestehen, ähnlich wie LEGO-Blöcke. Seltsamerweise finden sich diese Blöcke auch in anderen Regionen von Proteinen, nicht nur in metallbindenden Kernen, und in vielen anderen Proteinen Unsere Beobachtung legt nahe, dass diese Neuanordnung dieser kleinen Bausteine möglicherweise einen oder eine kleine Anzahl gemeinsamer Vorfahren hatte und zur Entstehung der gesamten Palette von Proteinen und ihrer Funktionen führte, die derzeit verfügbar sind – das heißt, das Leben, wie wir es kennen .“
sagte Bromberg, dessen Forschung sich auf die Entschlüsselung konzentriert DNS Diagramme der molekularen Maschinen des Lebens. Diese Erklärung könnte auch zu unserer Suche nach Leben auf Planeten und anderen Planetenkörpern beitragen. Unsere Entdeckung spezifischer Strukturbausteine dürfte auch für die Bemühungen der Synthetischen Biologie relevant sein, da Wissenschaftler besonders aktive Proteine neu aufbauen wollen. „
Referenz: „Messung der strukturellen Beziehungen von Metallbindungsstellen zeigt Ursprünge des biologischen Elektronentransports an“ 14. Januar 2022, hier verfügbar. Wissenschaftlicher Fortschritt.
Die Studie wird gefördert durch NASADaran nahmen auch Forscher der Universität von Buenos Aires teil.
