Investigadores de Rutgers volvieron sobre la evolución de las enzimas durante miles de millones de años
Los investigadores de Rutgers han descubierto los orígenes de las estructuras de proteínas responsables del metabolismo: moléculas simples que impulsaron la vida temprana en la Tierra y sirven como señales químicas que la NASA podría usar para buscar vida en otros planetas.
Su estudio, que predice cómo se veían las primeras proteínas entre 3.500 y 2.500 millones de años atrás, se publica en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Los científicos volvieron sobre, como un rompecabezas de miles de piezas, la evolución de las enzimas (proteínas) desde el presente hasta el pasado profundo. La solución al rompecabezas requería dos piezas faltantes, y la vida en la Tierra no podría existir sin ellas. Al construir una red conectada por sus roles en el metabolismo, este equipo descubrió las piezas que faltaban.
"Sabemos muy poco acerca de cómo comenzó la vida en nuestro planeta. Este trabajo nos permitió vislumbrar en el tiempo y proponer las primeras proteínas metabólicas", dijo el coautor Vikas Nanda, profesor de Bioquímica y Biología Molecular en la Escuela de Medicina Rutgers Robert Wood Johnson y miembro residente de la facultad del Centro de Biotecnología y Medicina Avanzadas.
"Nuestras predicciones se probarán en el laboratorio para comprender mejor los orígenes de la vida en la Tierra e informar cómo se puede originar la vida en otros lugares. Estamos construyendo en el laboratorio modelos de proteínas y probando si pueden desencadenar reacciones críticas para el metabolismo temprano".
Un equipo de científicos dirigido por Rutgers llamado ENIGMA (Evolución de las nanomáquinas en las geosferas y los antepasados microbianos) está llevando a cabo la investigación con una subvención de la NASA y a través de la membresía en el Programa de Astrobiología de la NASA. El proyecto ENIGMA busca revelar el papel de las proteínas más simples que catalizaron las primeras etapas de la vida.
"Creemos que la vida se construyó a partir de bloques de construcción muy pequeños y surgió como un conjunto de Lego para crear células y organismos más complejos como nosotros", dijo el autor principal Paul G. Falkowski, investigador principal de ENIGMA y profesor distinguido en la Universidad de Rutgers-New Brunswick, que dirige el Laboratorio de Biofísica Ambiental y Ecología Molecular.
"Creemos que hemos encontrado los componentes básicos de la vida: el conjunto de Lego que condujo, en última instancia, a la evolución de las células, los animales y las plantas".
El equipo de Rutgers se centró en dos "pliegues" de proteínas que probablemente sean las primeras estructuras en el metabolismo temprano. Son un pliegue de ferredoxina que une compuestos de hierro y azufre, y un pliegue "Rossmann", que une nucleótidos (los bloques de construcción de ADN y ARN). Estas son dos piezas del rompecabezas que deben encajar en la evolución de la vida.
Las proteínas son cadenas de aminoácidos y el camino tridimensional de una cadena en el espacio se llama pliegue. Las ferredoxinas son metales que se encuentran en las proteínas modernas y transportan electrones alrededor de las células para promover el metabolismo. Los electrones fluyen a través de sólidos, líquidos y gases y sistemas vivos de energía, y la misma fuerza eléctrica debe estar presente en cualquier otro sistema planetario con la posibilidad de mantener la vida.
Hay evidencia de que los dos pliegues pueden haber compartido un ancestro común y, de ser cierto, el ancestro pudo haber sido la primera enzima metabólica de la vida.
Artículo científico: Small protein folds at the root of an ancient metabolic network
