地球生命起源的重大發(fā)現(xiàn)——金屬結(jié)合蛋白的進化
研究人員探索了數(shù)十億年來金屬結(jié)合蛋白的演變。
發(fā)現(xiàn)：金屬產(chǎn)品從原材料到成品需要經(jīng)歷哪些過程？
解決生物學(xué)中最深刻的未解決問題之一，羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團隊發(fā)現(xiàn)了可能導(dǎo)致古代地球原始湯中生命起源的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。
該研究發(fā)表在《 科學(xué)進展》雜志上。
研究人員探索了原始生命如何從簡單的非生命材料起源于我們的星球。他們詢問了我們所知道的生命的定義，并得出結(jié)論，任何有生命的東西都需要收集和使用來自太陽或熱液噴口等來源的能量。
用分子術(shù)語來說，這意味著洗牌電子的能力對生命至關(guān)重要。由于電子轉(zhuǎn)移的最佳元素是金屬（想想標(biāo)準(zhǔn)電線），并且大多數(shù)生物活動都是由蛋白質(zhì)進行的，因此研究人員決定探索兩者的結(jié)合——即結(jié)合金屬的蛋白質(zhì)。
解決生物學(xué)中最深刻的未解決問題之一，羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團隊發(fā)現(xiàn)了可能導(dǎo)致古代地球原始湯中生命起源的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。
他們比較了所有現(xiàn)有的與金屬結(jié)合的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，以建立任何共同特征，前提是這些共同特征存在于祖先蛋白質(zhì)中，并且經(jīng)過多樣化和傳承，創(chuàng)造了我們今天看到的蛋白質(zhì)范圍。
蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的進化需要了解新折疊是如何從先前存在的折疊中產(chǎn)生的，因此研究人員設(shè)計了一種計算方法，發(fā)現(xiàn)目前存在的絕大多數(shù)金屬結(jié)合蛋白都有些相似，無論它們結(jié)合的金屬類型如何，它們所結(jié)合的有機體來自或分配給整個蛋白質(zhì)的功能。
“我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的金屬結(jié)合核心確實相似，盡管蛋白質(zhì)本身可能不相似，”該研究的主要作者、新不倫瑞克羅格斯大學(xué)生物化學(xué)和微生物學(xué)系教授 Yana Bromberg 說?！拔覀冞€看到這些金屬結(jié)合核心通常由重復(fù)的子結(jié)構(gòu)組成，有點像樂高積木。奇怪的是，這些塊也存在于蛋白質(zhì)的其他區(qū)域，而不僅僅是金屬結(jié)合核心，以及我們研究中沒有考慮的許多其他蛋白質(zhì)。我們的觀察表明，這些小組成部分的重排可能有一個或少數(shù)共同祖先，并產(chǎn)生了目前可用的全部蛋白質(zhì)及其功能——也就是說，我們所知道的生命。”
“我們對生命如何在這個星球上產(chǎn)生的信息知之甚少，而我們的工作提供了以前無法獲得的解釋，”布羅姆伯格說，他的研究重點是破譯生命分子機制的DNA藍(lán)圖?！斑@種解釋也可能有助于我們在其他行星和行星體上尋找生命。我們對特定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的發(fā)現(xiàn)也可能與合成生物學(xué)工作有關(guān)，科學(xué)家們的目標(biāo)是重新構(gòu)建具有特定活性的蛋白質(zhì)?！?/p>
參考文獻(xiàn)：
Yana Bromberg、Ariel A. Aptekmann、Yannick Mahlich、Linda Cook、Stefan Senn、Maximilian Miller、Vikas Nanda、Diego U. Ferreiro 和 Paul G. Falkowski，2022 年 1 月 14 日，《科學(xué)進展》 。
DOI：10.1126/sciadv.abj3984
這項由美國國家航空航天局資助的研究還包括來自布宜諾斯艾利斯大學(xué)的研究人員。