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O estudo indica que as proteínas primitivas poderiam ter progredido para formar pilhas vivas

Que fizeram muito as primeiras proteínas - aquelas que apareceram na terra ao redor 3,7 bilhão anos há - olhar gostam? O prof. Dan Tawfik do instituto de Weizmann da ciência e o prof. Normando Metanis da universidade hebréia do Jerusalém reconstruíram as seqüências da proteína que podem bem se assemelhar 2 aqueles antepassados de proteínas modernas, e sua pesquisa sugere uma maneira que estas proteínas primitivas poderiam ter progredido a formar pilhas vivas.

Seus resultados foram publicados nas continuações da Academia Nacional das Ciências (PNAS).

As proteínas codificadas no material genético de uma pilha são os parafusos, as molas, e as rodas denteadas de uma pilha viva - todas suas peças moventes. Mas as primeiras proteínas, supor, aparecido bem antes das pilhas e, assim, antes da vida como nós a conhecemos.

As proteínas modernas são feitas de 20 ácidos aminados diferentes, de todo essenciais à proteína-construção, e de tudo arranjado sob a forma de um polímero - um longo, corrente-como a molécula - em qual a colocação de cada ácido aminado é crucial à função da proteína.

Mas há um paradoxo no pensamento sobre como as proteínas as mais adiantadas elevararam: os ácidos aminados necessários para fazer as proteínas elas mesmas são produzidos por outras proteínas - enzimas. É um tipo do galinha-e-ovo da pergunta, e somente respondeu-se parcialmente até aqui.

Os cientistas acreditam que muito as primeiras proteínas verdadeiras materializaram de uns segmentos mais curtos da proteína chamados peptides. Os peptides seriam conjuntos pegajosos dos ácidos aminados que foram criados espontâneamente na sopa química primitiva; os peptides curtos então limitariam a um outro, ao longo do tempo produzindo uma proteína capaz de alguma meio acção.

A geração espontânea de ácidos aminados foi demonstrada em 1952, na experiência famosa por Miller e por Urey, em que replicated o pensamento das circunstâncias para existir na terra antes da vida e adicionaram os tipos da energia que poderiam vir do relâmpago ou dos vulcões.

Mostrando que os ácidos aminados poderiam, sob as circunstâncias direitas, formulário sem ajuda das enzimas ou algum o outro mecanismo em um organismo vivo sugeriu que os ácidos aminados fossem o “ovo” que precedeu a enzima “galinha.”

Mas um tipo vital de ácido aminado faltou dessa experiência e de cada experiência que seguiram em sua vigília: os ácidos aminados gostam da arginina e da lisina que levam uma carga elétrica positiva.”

Dan Tawfik, professor, departamento de ciências biomoleculares, instituto de Weizmann da ciência

Estes ácidos aminados são particularmente importantes para proteínas modernas, porque interagem com o ADN e o RNA, ambo levam as cargas negativas líquidas. O RNA é presumido hoje ser a molécula original que poderia levar a informação e fazer cópias dse, assim que contacta com positivamente - os ácidos aminados cobrados seriam teòrica necessários para umas etapas mais adicionais na revelação de pilhas vivas para ocorrer.

Havia, contudo, um positivamente - ácido aminado cobrado que apareceu nas experiências de Miller-Urey: ornithine. Este ácido aminado é encontrado hoje como uma etapa intermediária na produção da arginina, mas não é, própria, usado para construir proteínas.

A equipa de investigação perguntada: Que se o ornithine era o ácido aminado faltante naquelas proteínas ancestrais? Projectaram uma experiência original testar esta hipótese.

Os cientistas começaram com uma proteína relativamente simples de uma família que ligasse ao ADN e ao RNA, aplicando os métodos filogenéticas (em que informação nos relacionamentos históricos das linhagens é usada para testar hipóteses evolucionárias) para pressupr a seqüência da proteína ancestral.

Esta proteína seria rica em cargas positivas, com os 14 dos 64 ácidos aminados que são arginina ou lisina. Em seguida, os cientistas criaram as proteínas sintéticas em que o ornithine substituiu estes como o portador de carga positiva.

As proteínas ornithine-baseadas ligaram ao ADN, mas fraca. O laboratório do prof. Metanis', contudo, encontrado que as reacções químicas simples poderiam converter o ornithine à arginina - e estas reacções químicas ocorreu sob as circunstâncias supor para ser predominante na terra naquele tempo que as primeiras proteínas apareceriam.

Como do ornithine foi convertido cada vez mais à arginina, as proteínas vieram assemelhar-se a proteínas modernas, e ligá-las ao ADN em uma maneira que fosse mais forte e mais selectiva.

Os cientistas igualmente descobriram que, na presença do RNA, o formulário antigo do peptide contratado na separação de fase (como gotas do petróleo na água) - uma etapa que pudesse então conduzir ao auto-conjunto e ao “departmentalization.” E isto, diz o prof. Tawfik, sugere que tais proteínas, junto com o RNA, poderiam formar as proto-pilhas de que as pilhas vivas verdadeiras puderam ter evoluído.

Source:
Journal reference:

Longo, L. M., et al. (2020) Primordial emergence of a nucleic acid-binding protein via phase separation and statistical ornithine-to-arginine conversion. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.2001989117.