新研究揭示了地球上生命的起源

新澤西州新不倫瑞克(2022 年 1 月 14 日)——羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在解決生物學(xué)中最深刻的未解問題之一時(shí)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(jìn)展》雜志上。

研究人員探索了原始生命如何從簡(jiǎn)單的非生命材料起源于我們的星球。他們?cè)儐柫宋覀兯赖纳亩x，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(duì)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(dòng)都是由蛋白質(zhì)進(jìn)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)。

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(jìn)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(jì)了一種計(jì)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(jī)體如何來自或分配給整個(gè)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(shí)相似，盡管蛋白質(zhì)本身可能不相似，”該研究的主要作者、羅格斯大學(xué)新不倫瑞克分校生物化學(xué)和微生物學(xué)系教授Yana Bromberg說。.“我們還看到這些金屬結(jié)合核心通常由重復(fù)的子結(jié)構(gòu)組成，有點(diǎn)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(gè)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 - 即我們所知道的生命。 ”

“我們對(duì)生命如何在這個(gè)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(diǎn)是破譯生命分子機(jī)制的 DNA 藍(lán)圖。“這種解釋也可能有助于我們?cè)谄渌行呛托行求w上尋找生命。我們對(duì)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)家的目標(biāo)是重新構(gòu)建具有特異性的活性蛋白質(zhì)。”

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