Estructuras de proteínas que pueden ser responsables de los orígenes de la vida
17 de enero de 2022 | Historia original de Rutgers
Abordando una de las preguntas sin respuesta más profundas de la biología, un equipo de Rutgers ha descubierto las estructuras de las proteínas que podrían ser responsables de los orígenes de la vida en la sopa primordial de la tierra antigua. El estudio aparece en el journal Science Advances.
Los investigadores exploraron cómo la vida primitiva puede haberse originado en nuestro planeta a partir de materiales simples y no vivos. Se preguntaron qué propiedades definen la vida tal como la conocemos y concluyeron que cualquier cosa viva habría necesitado recolectar y usar energía, de fuentes como el Sol o los respiraderos hidrotermales.
En términos moleculares, esto significaría que la capacidad de mezclar electrones era primordial para la vida. Dado que los mejores elementos para la transferencia de electrones son los metales (piense en los cables eléctricos estándar) y la mayoría de las actividades biológicas son llevadas a cabo por proteínas, los investigadores decidieron explorar la combinación de los dos, es decir, las proteínas que se unen a los metales.
Compararon todas las estructuras de proteínas existentes que unen los metales para establecer cualquier característica común, basándose en la premisa de que estas características compartidas estaban presentes en las proteínas ancestrales y se diversificaron y transmitieron para crear la gama de proteínas que vemos hoy en día.
La evolución de las estructuras proteicas implica comprender cómo surgieron nuevos pliegues adicionales a los existentes anteriormente, por lo que los investigadores diseñaron un método computacional que encontró que la gran mayoría de las proteínas de unión a metales actualmente existentes son algo similares independientemente del tipo de metal al que se unen, el organismo del que provienen o la funcionalidad asignada a la proteína en su conjunto.
“Vimos que los núcleos de unión a metales de las proteínas existentes son de hecho similares a pesar de que las proteínas en sí mismas pueden no serlo”, dijo la autora principal del estudio, Yana Bromberg, profesora del Departamento de Bioquímica y Microbiología de la Universidad de Rutgers-New Brunswick. “También vimos que estos núcleos de unión de metales a menudo están formados por subestructuras repetidas, como bloques lego. Curiosamente, estos bloques también se encontraron en otras regiones de las proteínas, no solo en 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 pequeños bloques de construcción pueden haber tenido un solo o un pequeño número de ancestros comunes y haber dado lugar a toda la gama de proteínas y sus funciones que están disponibles actualmente, es decir, a 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 previamente no disponible”, dijo Bromberg, cuya investigación se centra en descifrar los planos de ADN 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 hallazgo de los bloques de construcción estructurales específicos también es posiblemente relevante para los esfuerzos de biología sintética, donde los científicos apuntan a construir proteínas específicamente activas de nuevo”.
Reference: Bromberg Yana, Aptekmann Ariel A., Mahlich Yannick, et al. Quantifying structural relationships of metal-binding sites suggests origins of biological electron transfer. Sci Adv. 8(2):eabj3984. doi: 10.1126/sciadv.abj3984.
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