Gli scienziati identificano proteine ​​che potrebbero essere esistite all’inizio della vita

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Immagine: i ricercatori hanno progettato una piccola proteina sintetica che avvolge un nucleo metallico composto da ferro e zolfo. Credito: Vikas Nanda / Rutgers University-New Brunswick.

Come è nata la vita sulla Terra? Gli scienziati hanno identificato le proteine ​​che potrebbero essere esistite all’inizio della vita.

I ricercatori Rutgers hanno trovato le prime e forse le sole, prove concrete che semplici catalizzatori proteici- i mattoni della vita essenziali per le cellule per funzionare- possono essere esistiti quando la vita è iniziata.

Il loro studio su un peptide primordiale, o proteina corta, è stato pubblicato dall’American Chemical Society.

I ricercatori hanno progettato una piccola proteina sintetica che avvolge un nucleo metallico composto da ferro e zolfo. Questa proteina può essere ripetutamente caricata e scaricata, permettendole di spingere gli elettroni all’interno di una cellula. Tali peptidi possono essere esistiti all’alba della vita, spostando gli elettroni nei primi cicli metabolici. I ricercatori Rutgers hanno trovato le prime e forse le sole, prove concrete che semplici catalizzatori proteici- i mattoni della vita essenziali per le cellule per funzionare- possono essere esistiti quando la vita è iniziata.

Alla fine degli anni ’80 e all’inizio degli anni ’90, il chimico Günter Wächtershäuser postulò che la vita fosse iniziata sulle rocce contenenti ferro e zolfo nell’oceano. Wächtershäuser e altri hanno predetto che i peptidi corti avrebbero legato metalli e fungevano da catalizzatori della chimica che produceva la vita, secondo il coautore dello studio Vikas Nanda, Professore associato alla Robert Wood Johnson Medical School di Rutgers.

Il DNA umano è costituito da geni che codificano per proteine ​​lunghe da poche centinaia a poche migliaia di aminoacidi. Queste complesse proteine ​​- necessarie per far funzionare correttamente tutte le cose viventi – sono il risultato di miliardi di anni di evoluzione. Quando la vita è iniziata, le proteine ​​erano probabilmente molto più semplici, composte forse solo da 10 a 20 aminoacidi di lunghezza. Con la modellazione al computer, gli scienziati di Rutgers hanno esplorato che aspetto avrebbero avuto i primi peptidi e le loro possibili funzioni chimiche.

Gli scienziati hanno usato il computer per modellare una proteina a 12 aminoacidi e testarla in laboratorio. Questo peptide ha diverse caratteristiche impressionanti e importanti. Contiene solo due tipi di amminoacidi (anziché i 20 amminoacidi stimati che sintetizzano milioni di proteine ​​diverse necessarie per specifiche funzioni corporee), è molto breve e potrebbe essere emersa spontaneamente sulla Terra primitiva nelle giuste condizioni. L’ammasso metallico al centro di questo peptide assomiglia alla struttura e alla chimica dei minerali ferro-zolfo che erano abbondanti nei primi oceani della Terra. Il peptide può anche caricare e scaricare elettroni ripetutamente senza cadere a pezzi, secondo Nanda, un membro del corpo docente  presso il Center for Advanced Technology and Medicine.

“Le proteine ​​moderne chiamate ferredoxine fanno questo, spostando gli elettroni attorno alla cellula per promuovere il metabolismo“, ha detto l’autore senior Professor Paul G. Falkowski, che guida il laboratorio di biofisica ambientale e ecologia molecolare del Rutgers. “Un peptide primordiale come quello che abbiamo studiato potrebbe aver svolto una funzione simile nelle origini della vita“.

Falkowski è il ricercatore principale di un progetto ENIGMA finanziato dalla NASA condotto da scienziati Rutgers che mira a capire come i catalizzatori di proteine ​​si sono evoluti all’inizio della vita. Nanda guida una squadra che caratterizzerà il pieno potenziale del peptide primordiale e continuerà a sviluppare altre molecole che potrebbero aver avuto un ruolo chiave nelle origini della vita.

Con i computer, gli scienziati di Rutgers hanno distrutto e sezionato circa 10.000 proteine ​​e individuato quattro “Lego della vita” – strutture chimiche principali che possono essere impilate per formare le innumerevoli proteine ​​all’interno di tutti gli organismi. Il piccolo peptide primordiale può essere un precursore del più lungo “Lego della vita”e gli scienziati possono ora eseguire esperimenti su come tali peptidi potrebbero aver funzionato nella chimica della vita giovanile.

Fonte: JACS

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