No início, havia produtos químicos simples que produziram aminoácidos que eventualmente se tornaram as proteínas necessárias para criar células individuais, que se tornaram plantas e animais. Uma pesquisa recente está revelando como a sopa primordial criou os blocos de construção de aminoácidos, e não há consenso científico generalizado sobre a evolução da primeira célula em plantas e animais. Mas ainda é um mistério como os blocos de construção foram reunidos pela primeira vez em proteínas que formaram a máquinas de todas as células.
Agora, dois Universidade de longa data de cientistas da Carolina do Norte - Richard Wolfenden , PhD, e Charles Carter, PhD - têm uma nova luz sobre a transição de blocos de construção para a vida cerca de 4 bilhões de anos atrás.
"Nosso trabalho mostra que a estreita ligação entre as propriedades físicas dos aminoácidos, o código genético, e dobramento de proteínas foi provavelmente essencial desde o início, muito antes de moléculas grandes e sofisticados chegaram ao local", disse Carter, professor de bioquímica e biofísica na UNC School of Medicine . "Essa interação estreita foi provavelmente o fator chave na evolução dos blocos de apartamentos para os organismos."
Seus resultados, publicados em jornais de companhia nos Anais da Academia Nacional de Ciências , voar em face da "problemáticaRNA mundo "teoria que postula que o RNA - a molécula que hoje desempenha um papel na codificação, regular e expressar genes - elevou-se a partir do caldo primordial de aminoácidos e produtos químicos cósmicos para dar origem às proteínas do primeiro curtos chamados péptidos e, em seguida, para os organismos unicelulares.
Wolfenden e Carter argumentam que o RNA não trabalhava sozinho; na verdade, ele não era mais provável que RNA catalisada formação peptídeo do que foi para peptídeos para catalisar a formação de RNA.
A descoberta acrescenta uma nova camada para a história de como a vida evoluiu bilhões de anos atrás. A comunidade científica reconhece que 3.6 biliões de anos existia o último ancestral comum universal, ou LUCA , de todas as coisas vivas na Terra atualmente. Era provável que um organismo unicelular. Ele tinha algumas centenas de genes. Já tinha plantas completas para a replicação do ADN, síntese de proteínas, e transcrição de ARN. Ele se todos os componentes básicos - tais como lípidos - que os organismos modernos têm. De LUCA frente, é relativamente fácil de ver como a vida tal como a conhecemos evoluiu.
Antes de 3600 milhões anos, no entanto, não há nenhuma evidência concreta sobre como LUCA surgiu a partir de um caldeirão fervente de produtos químicos que se formou na Terra após a criação do planeta cerca de 4,6 bilhões de anos atrás. Esses produtos químicos reagiram para formar aminoácidos, que permanecem os blocos de construção das proteínas em nossas próprias células hoje.
"Sabemos muito sobre LUCA e estamos começando a aprender sobre a química que produziu blocos de construção, como aminoácidos, mas entre os dois existe um deserto de conhecimento", disse Carter. "Nós nem sequer soube explorá-lo."
A pesquisa UNC representa um posto avançado naquele deserto.
"Dr. Wolfenden estabelecido propriedades físicas dos vinte aminoácidos, e temos encontrado uma ligação entre essas propriedades e do código genético", disse Carter. "Essa relação sugere-nos que havia um segundo código, antes que possibilitou a interação peptídeo-RNA necessários para lançar um processo de seleção que podemos imaginar criando a primeira vida na Terra."
Assim, Carter disse, RNA não tem que inventar-se da sopa primordial. Em vez disso, mesmo antes de existirem células, parece mais provável que houvesse interacções entre aminoácidos e nucleótidos que levaram à co-criação de proteínas e RNA.
Proteínas deve dobrar de maneiras específicas para funcionar corretamente. O primeiro papel de PNAS, liderada por Wolfenden, mostra que tanto as polaridades dos vinte aminoácidos (como eles distribuem entre água e óleo) e seus tamanhos ajudam a explicar o complexo processo de enovelamento de proteínas - quando uma cadeia de aminoácidos ligados arranja-se para formar uma estrutura 3-dimensional particular, que tem uma função biológica específica.
"Nossos experimentos mostram como as polaridades de aminoácidos mudar de forma consistente em uma ampla gama de temperaturas de maneiras que não iria perturbar as relações básicas entre codificação genética e dobramento de proteínas", disse Wolfenden, Alumni Distinguished Professor de Bioquímica e Biofísica. Isso foi importante para estabelecer porque quando a vida estava formando primeiro na Terra, as temperaturas eram quentes, provavelmente, muito mais quente do que são agora ou quando foram estabelecidas as primeiras plantas e animais.
Uma série de experiências bioquímicas com aminoácidos realizadas no laboratório de Wolfenden mostrou que duas propriedades - os tamanhos, bem como as polaridades de aminoácidos - eram necessárias e suficientes para explicar como os aminoácidos comportou-se de proteínas dobradas e que estas relações também realizada no temperaturas mais altas da Terra 4.000 milhões anos atrás.
O segundo papel PNAS, liderado por Carter, investiga como as enzimas chamado aminoacil tRNA sintetases de ácido ribonucléico de transferência reconhecido ou tRNA. Essas enzimas traduzir o código genético.
"Pense em tRNA como um adaptador", disse Carter. "Uma extremidade do adaptador carrega um aminoácido particular; a outra extremidade lê o modelo genético para que o ácido amino em RNA mensageiro Cada sintetase corresponde a um dos vinte aminoácidos com seu próprio adaptador para que o mapa genético em RNA mensageiro faz fielmente. a proteína correta o tempo todo. "
Análise de Carter mostra que as duas extremidades diferentes da molécula de ARNt em forma de L contida códigos independentes ou regras que especificam quais aminoácido para seleccionar. A fim de ARNt que realizado o aminoácido classificados aminoácidos especificamente de acordo com o tamanho.
A outra extremidade da molécula de ARNt em forma de L é chamado o anticodão ARNt. Lê-se codões, que são sequências de nucleótidos de RNA em três mensagens genéticas que seleccionam os aminoácidos de acordo com a polaridade.
Wolfenden e descobertas de Carter implica que as relações entre ARNt e as propriedades físicas dos aminoácidos - os seus tamanhos e polaridades - foram cruciais durante a era primordial da Terra. À luz do trabalho anterior de Carter com muito pequenos núcleos ativos de tRNA sintetases chamados Urzymes, agora parece provável que a seleção por tamanho precedida de seleção de acordo com a polaridade. Esta seleção ordenou significava que as primeiras proteínas não necessariamente dobrar em formas originais, e que as suas estruturas únicas evoluiu mais tarde.
Carter disse: "Traduzindo o código genético é o nexo associando a química pré-biótica para a biologia."
Ele e Wolfenden acreditam que a fase intermédia do código genético pode ajudar a resolver dois paradoxos: como a complexidade surgiu a partir de simplicidade, e como a vida dividido o trabalho entre dois tipos muito diferentes de polímeros: proteínas e ácidos nucleicos.
"O fato de que a codificação genética desenvolvida em duas etapas sucessivas - o primeiro dos quais era relativamente simples - pode ser uma das razões por que a vida foi capaz de emergir enquanto a terra ainda era muito jovem", Wolfenden observou.
Um código anterior, o que permitiu os primeiros peptídeos codificados para ligar RNA, podem ter fornecido uma vantagem seletiva decisiva. E este sistema primitivo poderia então passar por um processo de seleção natural, lançando assim uma forma nova e mais biológica da evolução.
"A colaboração entre ARN e péptidos era provavelmente necessária para o surgimento espontâneo de complexidade", acrescentou Carter. "Em nossa opinião, foi um mundo peptídeo-RNA, e não um RNA-único mundo".
O Galaxy diário via Universidade da Carolina do Norte
Crédito de imagem: Com agradecimentos a robertchaen.com/
Nenhum comentário:
Postar um comentário