Un nuevo estudio arroja luz sobre los orígenes de la vida en la Tierra

sopa primordial de la Tierra

La capacidad de transferir electrones fue fundamental para la vida

Al abordar una de las preguntas sin respuesta más profundas de la biología, un equipo dirigido por Rutgers ha descubierto las estructuras de las proteínas que pueden ser responsables de los orígenes de la vida en la sopa primordial de la antigua Tierra.

Los investigadores exploraron cómo pudo haberse originado la vida primitiva en nuestro planeta a partir de materiales simples no vivos. Se preguntaron qué propiedades definen la vida tal como la conocemos y concluyeron que cualquier cosa viva habría necesitado recolectar y usar energía, de fuentes como el Sol o fuentes hidrotermales.

En términos moleculares, esto significaría que la capacidad de transferir electrones era fundamental para la vida. Dado que los mejores elementos para la transferencia de electrones son los metales (piensa en los cables eléctricos estándar) y la mayoría de las actividades biológicas las llevan a cabo las proteínas, los investigadores decidieron explorar la combinación de los dos, es decir, las proteínas que se unen a los metales.

Compararon todas las estructuras de proteínas existentes que se unen a los metales para establecer cualquier característica común, basándose en la premisa de que estas características compartidas estaban presentes en las proteínas ancestrales y se diversificaron y transmitieron para crear la gama de proteínas que vemos hoy.

La evolución de las estructuras proteicas implica comprender cómo surgieron nuevos pliegues a partir de los previamente existentes, por lo que los investigadores diseñaron un método computacional que encontró que la gran mayoría de las proteínas de unión a metales existentes actualmente son algo similares, independientemente del tipo de metal al que se unen, el organismo del que provienen o la funcionalidad asignada a la proteína en su conjunto.

unión de dos proteínas

Imagen: La alineación de la deshidrogenasa de S. scrofa y la ferredoxina de T. maritima destaca similitudes rastreables en sitios de unión a metales relacionados de forma distante.

"Vimos que los núcleos de unión a metales de las proteínas existentes son de hecho similares, aunque las propias proteínas pueden no serlo", dijo la autora principal del estudio, Yana Bromberg, profesora del Departamento de Bioquímica y Microbiología de la Universidad de Rutgers-New Brunswick.

"También vimos que estos núcleos de unión de metal a menudo se componen de subestructuras repetidas, como bloques de LEGO. Curiosamente, estos bloques también se encontraron en otras regiones de las proteínas, no solo en los núcleos de unión a metales, y en muchas otras proteínas que no se consideraron en nuestro estudio. Nuestra observación sugiere que los reordenamientos de estos pequeños bloques de construcción pueden haber tenido un solo ancestro común o un pequeño número de ancestros comunes y dado lugar a toda la gama de proteínas y sus funciones que están disponibles actualmente, es decir, a la vida tal como la conocemos".

"Tenemos muy poca información sobre cómo surgió la vida en este planeta, y nuestro trabajo aporta una explicación que antes no estaba disponible", dijo Bromberg, cuya investigación se centra en descifrar los planos de ADN de la maquinaria molecular de la vida. "Esta explicación también podría contribuir potencialmente a nuestra búsqueda de vida en otros planetas y cuerpos planetarios. Nuestro hallazgo de los bloques de construcción estructurales específicos también es posiblemente relevante para los esfuerzos de biología sintética, donde los científicos pretenden construir proteínas específicamente activas de nuevo".

El estudio, financiado por la NASA, también contó con investigadores de la Universidad de Buenos Aires.

El estudio aparece en la revista Science Advances: Quantifying structural relationships of metal-binding sites suggests origins of biological electron transfer

Imagen de cabecera: Al abordar una de las preguntas sin respuesta más profundas de la biología, un equipo dirigido por Rutgers ha descubierto las estructuras de las proteínas que pueden ser responsables de los orígenes de la vida en la sopa primordial de la Tierra antigua. Crédito: Rutgers

Etiquetas: ProteínaOrigen vidaTierra

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