Los Científicos De Rutgers Han Descubierto Los Orígenes De Los Componentes Básicos De La Vida

Pliegue proteico temprano

Esta imagen muestra un pliegue (forma) que puede haber sido una de las primeras proteínas en la evolución del metabolismo. Crédito: Vikas Nanda / Universidad de Rutgers

Los investigadores de Rutgers siguieron la evolución de las enzimas durante miles de millones de años.

Los investigadores de Rutgers han descubierto los orígenes de las estructuras de proteínas responsables del metabolismo: moléculas simples que impulsaron la vida temprana en la Tierra y sirven como señales químicas que NASA podría utilizar para buscar vida en otros planetas.

Su estudio, que predice cómo se veían las primeras proteínas hace 3.500 millones a 2.500 millones de años, se publica en la revista  Proceedings of the National Academy of Sciences .

Los científicos recorrieron, como un rompecabezas de miles de piezas, la evolución de las enzimas (proteínas) desde el presente hasta el pasado profundo. La solución al rompecabezas requería dos piezas faltantes, y la vida en la Tierra no podría existir sin ellas. Al construir una red conectada por sus roles en el metabolismo, este equipo descubrió las piezas faltantes.

“Sabemos muy poco sobre cómo comenzó la vida en nuestro planeta. Este trabajo nos permitió vislumbrar en el tiempo y proponer las proteínas metabólicas más tempranas ”, dijo el coautor Vikas Nanda, profesor de Bioquímica y Biología Molecular en la Escuela de Medicina Rutgers Robert Wood Johnson y miembro de la facultad residente en el Centro de Biotecnología Avanzada y Medicamento. “Nuestras predicciones se probarán en el laboratorio para comprender mejor los orígenes de la vida en la Tierra e informar cómo la vida puede originarse en otros lugares. Estamos construyendo modelos de proteínas en el laboratorio y probando si pueden desencadenar reacciones críticas para el metabolismo temprano ”.

Un equipo de científicos liderado por Rutgers llamado ENIGMA (Evolución de Nanomáquinas en Geosferas y Ancestros Microbianos) está llevando a cabo la investigación con una subvención de la NASA y como miembro del Programa de Astrobiología de la NASA. El proyecto ENIGMA busca revelar el papel de las proteínas más simples que catalizaron las primeras etapas de la vida.

“Creemos que la vida se construyó a partir de bloques de construcción muy pequeños y surgió como un juego de Lego para hacer células y organismos más complejos como nosotros”, dijo el autor principal Paul G. Falkowski, investigador principal de ENIGMA y profesor distinguido en la Universidad de Rutgers, New Brunswick, quien lidera el Laboratorio de Biofísica Ambiental y Ecología Molecular. “Creemos que hemos encontrado los componentes básicos de la vida: el set LEGO que condujo, en última instancia, a la evolución de las células, los animales y las plantas”.

El equipo de Rutgers se centró en dos “pliegues” de proteínas que probablemente sean las primeras estructuras en el metabolismo temprano. Son un pliegue de ferredoxina que se une a los compuestos de hierro y azufre, y un pliegue “Rossmann”, que une los nucleótidos (los componentes básicos de ADN y ARN ). Son dos piezas del rompecabezas que deben encajar en la evolución de la vida.

Las proteínas son cadenas de aminoácidos y el camino 3D de una cadena en el espacio se llama pliegue. Las ferredoxinas son metales que se encuentran en las proteínas modernas y transportan electrones alrededor de las células para promover el metabolismo. Los electrones fluyen a través de sólidos, líquidos y gases y alimentan los sistemas vivos, y la misma fuerza eléctrica debe estar presente en cualquier otro sistema planetario con la posibilidad de sustentar la vida.

Existe evidencia de que los dos pliegues pueden haber compartido un ancestro común y, de ser cierto, el ancestro puede haber sido la primera enzima metabólica de la vida.

Referencia: “Pequeños pliegues de proteínas en la raíz de una antigua red metabólica” por Hagai Raanan, Saroj Poudel, Douglas H. Pike, Vikas Nanda y Paul G. Falkowski, 18 de marzo de 2020, Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
DOI: 10.1073 / pnas.1914982117

El autor principal es Hagai Raanan, ex asociado postdoctoral en el Laboratorio de Biofísica Ambiental y Ecología Molecular. Los coautores de Rutgers incluyen a Saroj Poudel, un asociado postdoctoral, y Douglas H. Pike, un estudiante de doctorado en el proyecto ENIGMA.

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