Penemuan mendalam tentang asal usul kehidupan di bumi – evolusi protein pengikat logam

Para peneliti mempelajari evolusi protein pengikat logam selama miliaran tahun.

Sebuah tim yang dipimpin oleh Rutgers telah menjawab salah satu pertanyaan biologi terdalam yang belum terjawab, menemukan struktur protein yang mungkin bertanggung jawab atas asal usul kehidupan dalam sup purba Bumi kuno.

Studi ini muncul di jurnal kemajuan ilmiah.

Para peneliti mempelajari bagaimana kehidupan primitif di planet kita mungkin telah berevolusi dari bahan sederhana yang tidak hidup. Mereka menanyakan sifat apa yang mendefinisikan kehidupan seperti yang kita ketahui dan menyimpulkan bahwa semua makhluk hidup harus mengumpulkan dan menggunakan energi dari sumber seperti matahari atau lubang hidrotermal.

Dalam istilah molekuler, ini berarti bahwa kemampuan untuk mencampur elektron sangat penting bagi kehidupan. Karena elemen terbaik untuk transfer elektron adalah logam (pikirkan kabel listrik konvensional) dan sebagian besar aktivitas biologis dilakukan oleh protein, para peneliti memutuskan untuk melihat kombinasi keduanya – yaitu protein yang mengikat logam.

Sebuah tim yang dipimpin oleh Rutgers telah menjawab salah satu pertanyaan biologi terdalam yang belum terjawab, menemukan struktur protein yang mungkin bertanggung jawab atas asal usul kehidupan dalam sup purba Bumi kuno. Kredit foto: Rutgers

Mereka membandingkan semua struktur protein yang ada yang mengikat logam untuk mengidentifikasi ciri-ciri umum, berdasarkan premis bahwa ciri-ciri umum ini ada dalam protein leluhur dan terdiversifikasi dan diteruskan untuk menciptakan rangkaian protein yang kita lihat sekarang .

Evolusi struktur protein membutuhkan pemahaman bagaimana lipatan baru muncul dari lipatan yang sudah ada sebelumnya. Oleh karena itu, para peneliti merancang metode komputasi yang menemukan bahwa sebagian besar protein pengikat logam yang ada saat ini agak mirip, terlepas dari jenis logam yang mereka ikat, organisme asalnya, atau yang terkait dengan protein secara keseluruhan. Kegunaan.

“Kami telah melihat bahwa inti pengikat logam dari protein yang ada memang serupa, meskipun protein itu sendiri mungkin tidak demikian,” kata penulis utama studi tersebut Yana Bromberg, seorang profesor di Rutgers University-New’s Department of Biochemistry and Microbiology Brunswick. “Kami juga melihat bahwa inti pengikat logam ini sering kali terdiri dari substruktur berulang, seperti balok LEGO. Anehnya, blok-blok ini juga ditemukan di daerah lain dari protein, tidak hanya di inti pengikat logam, dan di banyak protein lain yang tidak termasuk dalam penelitian kami. Pengamatan kami menunjukkan bahwa penataan ulang blok bangunan kecil ini mungkin telah berbagi satu nenek moyang, atau sejumlah kecil, dan menyebabkan munculnya berbagai macam protein dan fungsinya yang tersedia saat ini – yaitu kehidupan seperti yang kita kenal .”

“Kami memiliki sangat sedikit informasi tentang bagaimana kehidupan berasal di planet ini, dan pekerjaan kami berkontribusi pada penjelasan yang sebelumnya tidak tersedia,” kata Bromberg, yang penelitiannya difokuskan pada decoding. DNS Cetak biru mesin molekuler kehidupan. “Penjelasan ini berpotensi juga berkontribusi pada pencarian kami untuk kehidupan di planet lain dan badan planet. Penemuan kami tentang blok bangunan struktural spesifik mungkin juga relevan dengan upaya biologi sintetik, di mana para ilmuwan bertujuan untuk mendesain ulang protein yang secara spesifik aktif.”

Referensi: “Kuantifikasi Hubungan Struktural Situs Pengikatan Logam Petunjuk Asal-usul Transfer Elektron Biologis”, 14 Januari 2022, kemajuan ilmiah.

Studi yang didanai oleh NASA, juga termasuk peneliti dari University of Buenos Aires.