Estudo descobre estruturas de proteínas que podem ser responsáveis ​​pela origem da vida

A questão de como a vida surgiu em nosso planeta ainda não respondemos totalmente, mas a ciência está se aproximando o tempo todo – e um novo estudo identifica as estruturas das proteínas que podem ter causado isso.

Em primeiro lugar, a equipe por trás do estudo decidiu partir da premissa de que a vida como a conhecemos depende da coleta e uso de energia. Na sopa primordial da terra antiga, essa energia provavelmente veio do céu, na forma de radiação do sol, ou das profundezas da própria terra, onde o calor escoava através de fontes hidrotermais no fundo dos mares antigos.

No nível molecular, esse uso de energia significa Transferência de elétrons, o processo químico básico que envolve a transferência de um elétron de um átomo ou molécula para outro. A transferência de elétrons é o núcleo Reações de oxidação e redução (também conhecidas como reações de oxidação-redução) que são vitais para algumas das funções básicas da vida.

Como os metais são os melhores elementos para realizar a transferência de elétrons, e moléculas complexas chamadas proteínas conduzem a maioria dos processos biológicos, os pesquisadores decidiram combinar os dois e procurar proteínas que ligam os metais.

Uma abordagem sistemática e computacional foi usada para comparar proteínas que encontram metais, revelando algumas características comuns que são idênticas em todas essas proteínas – independentemente da função da proteína, do metal ao qual ela se liga ou do organismo em questão.

“Vimos que os núcleos de ligação ao metal das proteínas presentes são de fato semelhantes, embora as próprias proteínas possam não ser”, diz a microbiologista Jana Brombergda Rutgers University – New Brunswick em Nova Jersey.

“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 núcleos de ligação a metais, e em muitas outras proteínas que não foram levados em consideração em nosso estudo.”

Os pesquisadores sugerem que essas características comuns podem estar presentes e operando nas primeiras proteínas, mudando ao longo do tempo para se tornar as proteínas que vemos hoje – mas mantendo algumas estruturas comuns.

pensando Que minerais solúveis no antigo oceano que cobria a Terra há milhares de milhões de anos poderiam ter sido usados ​​para alimentar a mistura de elétrons necessária para transferir energia e, portanto, vida biológica.

“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”. Bromberg diz. “Isto é, na vida como a conhecemos.”

Em particular, a equipe conseguiu identificar desenvolvimentos nas dobras de proteínas – as formas que as proteínas adotaram quando se tornaram biologicamente ativas – que podem ter produzido as proteínas que conhecemos hoje, quase como o Projeto Molecular Family Tree.

O estudo também concluiu que os peptídeos biologicamente funcionais, que são as versões menores das proteínas, podem ter precedido as proteínas mais antigas que datam de 3,8 bilhões de anos atrás. Tudo isso contribui para nossa compreensão de como a vida começou.

Como sempre, qualquer análise dos primórdios da vida na Terra também pode ser importante na busca por vida em outros planetas, pois a vida pode começar a se desenvolver (ou já ter evoluído) ao longo de caminhos biológicos semelhantes.

“Temos muito pouca informação sobre como a vida se originou neste planeta, e nosso trabalho contribui para uma explicação que antes não estava disponível”, disse. Bromberg diz. “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 é relevante para os esforços de biologia sintética, pois os cientistas pretendem construir proteínas especificamente ativas novamente”.

A pesquisa foi publicada em progresso da ciência.