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 profundamente sin respuesta de la biología, un equipo dirigido por Rutgers ha descubierto las estructuras de proteínas que pueden ser responsables del origen de la vida en la sopa primordial de la Tierra antigua.

El estudio aparece en la revista avances en la ciencia.

Los investigadores exploraron cómo la vida temprana podría 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 cualquier ser vivo necesitaría recolectar y usar energía, de fuentes como el Sol o fuentes hidrotermales.

En términos moleculares, esto significaría que la capacidad de barajar electrones era fundamental para la vida. Como 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 profundamente sin respuesta de la biología, un equipo dirigido por Rutgers ha descubierto las estructuras de proteínas que pueden ser responsables del origen de la vida en la sopa primordial de la Tierra antigua. Crédito: Rutgers

Compararon todas las estructuras de proteínas de unión a metales existentes para establecer cualquier característica común, basándose en la premisa de que estas características compartidas estaban presentes en las proteínas ancestrales y luego se diversificaron y transmitieron para crear la gama de proteínas que vemos hoy.

La evolución de las estructuras de las proteínas implica comprender cómo surgieron nuevos pliegues a partir de los existentes, por lo que los investigadores diseñaron un método computacional que encontró que la gran mayoría de las proteínas de unión a metales que existen en la actualidad son algo similares, independientemente del tipo de metal al que pertenecen. se unen, del organismo al que 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 proteínas en sí pueden no serlo», dijo la autora principal Yana Bromberg, profesora del Departamento de Bioquímica y Microbiología de la Universidad de Rutgers-New Brunswick. “También vimos que estos núcleos de unión de metal a menudo se componen de subestructuras repetitivas, como ladrillos LEGO. Curiosamente, estos bloques también se encontraron en otras regiones de 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 diminutos 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 que están disponibles actualmente, es decir, la vida tal como la conocemos».

«Tenemos muy poca información sobre cómo surgió la vida en este planeta, y nuestro trabajo contribuye a una explicación que antes no estaba disponible», dijo Bromberg, cuya investigación se centra en descifrar el ADN plantas 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 posiblemente relevante para los esfuerzos de biología sintética, donde los científicos tienen como objetivo volver a construir 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, avances en la ciencia.

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