@ 2020.03.23 , 14:00

最古老的酶长什么样子

我们确定了最古老蛋白质的结构——可追溯到35亿年前。

科学家使用计算机模型来模拟地球上不再存在的古老分子的构型,从而描绘出可能是现代酶家族的共同祖先的几何轮廓。

罗格斯大学的研究人员在ENIGMA网站——该实验室致力于研究生物圈和微生物祖先中纳米级分子机器的演化——上解释说:“地球上的生命都是电(化学)的,电子电路被一小部分蛋白质催化,这些蛋白质起着复杂的纳米机器的作用。”

但是,原始蛋白质实际上长什么样呢?这是一个巨大的未知数。

可以理解,考虑到这些古老的酶可以追溯到4〜25亿年前的太古宙,而现在它们已经灭绝了。

“我们认为生命是建立在很小的构件上的,就像乐高玩具一样,它们可以组成细胞和人类这样的更复杂的生物。”环境生物物理学家、ENIGMA首席研究员Paul G.Falkowski说,“我们认为我们已经找到了生命的基石——生命形式的单块乐高积木。”他来自新的不伦瑞克大学。

在这项研究中,研究人员分析并比较了现有的3D蛋白质结构,以确定它们是否可以从它们反推出共同起源的蛋白质分子形态。

具体来说,研究人员希望量化蛋白质折叠之间的相似性(氨基酸链在三个维度上呈现的形状),以找到一个古老的蛋白质分子的简单拓扑模型。

研究人员在论文中解释说:“我们发现两个重复的折叠是新陈代谢起源的中心。这两个折叠可能共享一个共同的祖先,通过复制、吸收和多样化,它们在代谢起源的很早期就进化出了催化功能。”

他们发现的两个折叠是铁氧还蛋白折叠(结合铁硫化合物)和罗斯曼样折叠(类似于结合核苷酸的蛋白质结构)。

听起来可能很简陋,但这些可能具有单一源头的基本功能结构可能是古代蛋白质的结构模板,正是它们使地球上的所有其他事物都变得可能。

当然,团队承认,他们的建模方法基于比较蛋白质拓扑结构,因此只能算是可能性的结论。

换句话说,这只是他们认为的原始酶的样子

他们说:“在深度进化推理领域,我们必然局限于推论可能发生的事情,而不是证明已经发生的事情。”

但这并不是说其他实验无法追踪生命的谱系。研究团队指出,他们和其他研究人员一样,实际上想在实验室中重新创建这些蛋白质类型。

研究人员说,如果他们成功了,它将使我们更进一步地了解如何从事地球化学中诞生出生物化学——这可以帮助理解地外生命。

该发现发表在PNAS。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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