یک آزمایش در بازآفرینی اولیه پروتئین حل یک معما

چه اولین پروتئین مانند — آن است که به نظر می رسد بر روی زمین در حدود 3.7 میلیارد سال پیش ؟ پروفسور دن Tawfik از وایزمن موسسه علوم و پروفسور نورمن Metanis از دانشگاه عبری اورشلیم را بازسازی پروتئین توالی است که به خوبی ممکن است شبیه به کسانی که اجداد مدرن پروتئین ها و تحقیقات نشان می دهد یک راه است که بدوی این پروتئین می تواند پیشرفت به تشکیل سلول های زنده. یافته های خود را منتشر شد که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS).

پروتئین های کد گذاری شده در یک سلول مواد ژنتیکی هستند که پیچ چشمه و دندان از سلول زنده-همه از آن قطعات در حال حرکت. اما اولین پروتئین فرض کنیم به نظر می رسد قبل از سلول ها و در نتیجه زندگی به عنوان ما آن را می دانم. مدرن پروتئین های ساخته شده از 20 مختلف اسیدهای آمینه همه آنها ضروری به پروتئین سازی و مرتب در قالب یک پلیمر — طولانی زنجیره مانند مولکول — که در آن قرار دادن هر یک اسید آمینه مهم به عملکرد پروتئين. اما یک تناقض وجود دارد در فکر کردن در مورد چگونه اولین پروتئین ها به وجود آمد. زیرا اسیدهای آمینه مورد نیاز برای ساخت پروتئین هستند که خود تولید شده توسط پروتئین های دیگر — آنزیم است. این یک مرغ و تخم مرغ از نوع سوال و این تنها بخشی از پاسخ تا به حال.

دانشمندان بر این باورند که برای اولین بار درست پروتئین محقق کوتاه تر از پروتئین بخش به نام پپتید. این پپتید شده اند که مهم مجامع از اسیدهای آمینه است که خود به خود ایجاد شده در نخستین سوپ شیمیایی; کوتاه پپتید را پس از آن محدود به یک دیگر در طول زمان تولید یک پروتئین قادر به برخی از مرتب کردن بر اساس عمل است. خود به خود نسل از اسیدهای آمینه در حال حاضر نشان داده شده است در سال 1952 در آزمایش معروف توسط میلر و Urey که در آن با تکرار این شرایط فکر وجود داشته باشد بر روی زمین قبل از زندگی و انرژی افزوده شده است که می تواند از رعد و برق یا آتشفشان. نشان اسیدهای آمینه می تواند به, تحت شرایط مناسب, فرم, بدون کمک از آنزیم ها و یا دیگر مکانیسم در یک ارگانیسم زنده پیشنهاد کرد که اسیدهای آمینه بودند “تخم مرغ” است که قبل از آنزیم “مرغ است.”

Tawfik که در موسسه Biomolecular وزارت علوم می گوید که همه به خوبی و خوب است “اما یکی از حیاتی نوع اسید آمینه بوده است از دست رفته از آن آزمایش و هر آزمایش کرد که در پی آن: اسیدهای آمینه مانند آرژنین و لیزین است که حامل یک بار الکتریکی مثبت.” این اسیدهای آمینه به خصوص مهم است به مدرن پروتئین به عنوان تعامل آنها با DNA و RNA که هر دو حمل خالص منفی. RNA است امروز فرض اصلی مولکول است که می تواند هر دو حمل اطلاعات و کپی از خود را پس از تماس با مثبت شارژ اسیدهای آمینه را به لحاظ نظری لازم برای گام های بیشتر در توسعه زندگی در سلول ها رخ می دهد.

اما یک بار مثبت شارژ اسید آمینه است که به نظر می رسد در Miller-Urey آزمایش یک اسید آمینه به نام اورنیتین است که امروز به عنوان یک مرحله میانی در آرژنین تولید است اما نه به خودی خود استفاده می شود برای ساخت پروتئین است. تیم تحقیقاتی پرسید: چه می شود اگر اورنیتین بود گم شده و اسید آمینه در آن اجدادی پروتئین? آنها با طراحی یک آزمایش اصلی برای آزمون این فرضیه است.

دانشمندان با شروع نسبتا ساده پروتئین از یک خانواده است که متصل به DNA و RNA استفاده از فیلوژنتیک روش برای پی بردن به دنباله ای از آبا و اجدادی پروتئین است. این پروتئین شده اند که غنی از بارهای مثبت — 14 64 اسیدهای آمینه بودن یا آرژنین یا لیزین. بعدی آنها ایجاد مصنوعی پروتئین است که در آن اورنیتین جایگزین این به عنوان حامل بار مثبت.

این اورنیتین مبتنی بر پروتئین های متصل به DNA اما ضعیف. در Metanis’ آزمایشگاه, اما, محققان دریافتند که واکنش های شیمیایی ساده می تواند تبدیل اورنیتین به آرژنین. و این واکنش های شیمیایی رخ داده است در این شرایط فرض شده که غالب بر روی زمین در زمان اولین پروتئین را به نظر می رسد. به عنوان بیشتر و بیشتر از اورنیتین بود تبدیل به آرژنین پروتئین آمد بیشتر و بیشتر شبیه به مدرن پروتئین و اتصال به DNA در راه است که قوی تر بود و بیشتر انتخابی.

دانشمندان همچنین کشف کردند که در حضور RNA که شکل باستانی از پپتید های درگیر در فاز جدایی (مانند قطره روغن در آب) — یک گام است که سپس می تواند منجر به self-assembly و “departmentalization.” و این می گوید Tawfik نشان می دهد که این پروتئین ها همراه با RNA می تواند فرم نیا-سلول که از آن درست زندگی سلول ها ممکن است تکامل یافته اند.

پروفسور دن Tawfik است وقت از Nella و لئون Benoziyo به استادی صندلی.

داستان منبع:

مواد ارائه شده توسط موسسه علوم وایزمن. توجه داشته باشید: محتوا ممکن است برای ویرایش سبک و طول.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.nettny.im