Их исследование, которое предсказывает, как выглядели самые ранние белки 3.5 миллиардов до 2.5 миллиардов лет назад, опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые проследили, как пазл из многих тысяч деталей, эволюцию ферментов (белков) от настоящего к далекому прошлому.
Решение головоломки потребовало двух недостающих частей, и жизнь на Земле не могла бы существовать без них. Построив сеть, связанную их ролями в метаболизме, эта команда обнаружила недостающие части.
"Мы очень мало знаем о том, как зародилась жизнь на нашей планете. Эта работа позволила нам заглянуть вглубь времени и предложить самые ранние метаболические белки », – сказал соавтор Викас Нанда, профессор биохимии и молекулярной биологии в Медицинской школе Рутгерса Роберта Вуда Джонсона и постоянный преподаватель Центра передовых биотехнологий и биотехнологии.
Медицина. "Наши прогнозы будут проверены в лаборатории, чтобы лучше понять происхождение жизни на Земле и сообщить, как жизнь может возникать где-то еще. Мы создаем модели белков в лаборатории и проверяем, могут ли они вызывать реакции, важные для раннего метаболизма."
Группа ученых под руководством Рутгерса под названием ENIGMA (Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors) проводит исследование с помощью гранта НАСА и через членство в Программе астробиологии НАСА. Проект ENIGMA стремится раскрыть роль простейших белков, которые катализировали самые ранние стадии жизни.
«Мы думаем, что жизнь была построена из очень маленьких строительных блоков и возникла, как набор Lego, чтобы создавать клетки и более сложные организмы, подобные нам», – сказал старший автор Пол Джи.
Фальковски, главный исследователь ENIGMA и выдающийся профессор Университета Рутгерса в Нью-Брансуике, возглавляющий Лабораторию экологической биофизики и молекулярной экологии. «Мы думаем, что нашли строительные блоки жизни – набор Lego, который в конечном итоге привел к эволюции клеток, животных и растений."
Команда Рутгерса сосредоточила внимание на двух белковых «складках», которые, вероятно, являются первыми структурами в раннем метаболизме.
Это ферредоксиновая складка, которая связывает соединения железа и серы, и складка Россмана, которая связывает нуклеотиды (строительные блоки ДНК и РНК). Это две части головоломки, которые должны соответствовать эволюции жизни.
Белки представляют собой цепочки аминокислот, а трехмерный путь цепи в пространстве называется складкой. Ферредоксины – это металлы, содержащиеся в современных белках, и перемещающие электроны вокруг клеток, способствующие метаболизму.
Электроны проходят через твердые тела, жидкости и газы, питая живые системы, и такая же электрическая сила должна присутствовать в любой другой планетной системе, имеющей шанс поддержать жизнь.
Есть свидетельства того, что у этих двух складок мог быть общий предок, и, если это правда, предок мог быть первым метаболическим ферментом в жизни.
Ведущий автор – Хагай Раанан, бывший научный сотрудник лаборатории экологической биофизики и молекулярной экологии.
Соавторы Рутгерса включают Сароджа Пуделя, научного сотрудника, получившего докторскую степень, и Дугласа Х. Пайк, докторант проекта ENIGMA.