استكشف الباحثون تطور البروتينات المرتبطة بالمعادن على مدى بلايين السنين.
لمعالجة أحد أكثر الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها بعمق في علم الأحياء ، كشف فريق بقيادة روتجرز عن الهياكل البروتينية التي قد تكون مسؤولة عن أصول الحياة في حساء الأرض القديم.
تظهر الدراسة في المجلة تقدم العلماء.
اكتشف الباحثون كيف نشأت الحياة المبكرة على كوكبنا من مواد بسيطة غير حية. سألوا ما هي الخصائص التي تحدد الحياة كما نعرفها وخلصوا إلى أن جميع الكائنات الحية ستحتاج إلى جمع واستخدام الطاقة ، من مصادر مثل الشمس أو الفتحات الحرارية المائية.
من الناحية الجزيئية ، قد يعني هذا أن القدرة على مزج الإلكترونات ضرورية للحياة. نظرًا لأن أفضل العناصر لنقل الإلكترون هي المعادن (فكر في الأسلاك الكهربائية القياسية) ويتم تنفيذ معظم الأنشطة البيولوجية بواسطة البروتينات ، فقد قرر الباحثون استكشاف مزيج من الاثنين ، أي البروتينات التي تربط المعادن.
لمعالجة أحد أكثر الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها بعمق في علم الأحياء ، كشف فريق بقيادة روتجرز عن الهياكل البروتينية التي قد تكون مسؤولة عن أصول الحياة في حساء الأرض القديم. 1 رصيد
قارنوا جميع هياكل البروتين الموجودة التي تربط المعادن لتكوين خصائص مشتركة ، بافتراض أن هذه الخصائص المشتركة كانت موجودة في بروتينات الأسلاف وتنوعت وتمريرها لتكوين مجموعة البروتينات التي نراها اليوم.
يتضمن تطور الهياكل البروتينية فهم كيفية ظهور الطيات الجديدة من الطيات الموجودة سابقًا. لذلك ابتكر الباحثون طريقة حسابية كشفت أن الغالبية العظمى من البروتينات المرتبطة بالمعادن متشابهة إلى حد ما ، بغض النظر عن نوع المعدن الذي ترتبط به ، وما هو الكائن الحي الذي ترتبط به. تأتي من أو الوظيفة المنسوبة إلى البروتين ككل.
قالت المؤلفة الرئيسية للدراسة ، البروفيسور يانا برومبرج ، في قسم الكيمياء الحيوية والأحياء الدقيقة بجامعة روتجرز في نيو برونزويك: “لقد رأينا أن نوى الارتباط بالمعادن للبروتينات الموجودة متشابهة بالفعل ، على الرغم من أن البروتينات نفسها قد لا تكون كذلك”. “لقد رأينا أيضًا أن نوى الوصلات المعدنية هذه غالبًا ما تتكون من هياكل أساسية متكررة ، مثل كتل LEGO. من الغريب أن هذه الكتل وجدت أيضًا في مناطق أخرى من البروتينات ، وليس فقط في نوى ربط المعادن ، وفي العديد من البروتينات الأخرى التي لم يتم أخذها في الاعتبار في دراستنا. تشير ملاحظتنا إلى أن إعادة ترتيب هذه اللبنات الصغيرة قد يكون لها عدد واحد أو عدد صغير من الأسلاف المشتركة وأدت إلى ظهور مجموعة كاملة من البروتينات ووظائفها المتاحة حاليًا ، أي الحياة كما نعرفها.
قال برومبيرج ، الذي يركز بحثه على فك رموز الحمض النووي مخططات آلية الحياة الجزيئية. “يمكن أن يسهم هذا التفسير أيضًا في بحثنا عن الحياة على الكواكب والأجسام الكوكبية الأخرى. وربما يكون اكتشافنا لبنات البناء الهيكلية المحددة أيضًا ذا صلة بجهود البيولوجيا التركيبية ، حيث يهدف العلماء إلى إعادة بناء البروتينات النشطة على وجه التحديد.
المرجع: “يشير القياس الكمي للعلاقات الهيكلية لمواقع الربط المعدني إلى أصول النقل البيولوجي للإلكترون” 14 يناير 2022 ، تقدم العلماء.
الدراسة ممولة من ناسا، وشمل أيضًا باحثون من جامعة بوينس آيرس.
