美國羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在探究生物學(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)。該研究近日發(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起源于我們星球上的簡單非生命材料，他們得出結(jié)論，任何有生命的東西都需要從太陽或熱液噴口等來源收集和使用能量。
用分子術(shù)語來說，這意味著轉(zhuǎn)移電子的能力對生命至關(guān)重要。由于電子轉(zhuǎn)移的最佳元素是金屬，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眾多蛋白質(zhì)。
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。
研究主要作者、羅格斯大學(xué)新不倫瑞克分校生物化學(xué)和微生物學(xué)系教授雅娜·布羅姆伯格表示，現(xiàn)有蛋白質(zhì)的金屬結(jié)合核心確實(shí)都相似，盡管蛋白質(zhì)本身可能不相似。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，這些子結(jié)構(gòu)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。觀察表明，這些子結(jié)構(gòu)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，亦即人類所知道的生命。
布羅姆伯格說，“我們對生命如何在這個(gè)星球上產(chǎn)生信息知之甚少，而我們的工作提供了以前無法獲得的解釋。這種解釋或有助于我們在其他行星和行星體上尋找生命。我們對特定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的發(fā)現(xiàn)也可能影響未來合成生物學(xué)工作——科學(xué)家的目標(biāo)正是重構(gòu)出具有特異性的活性蛋白質(zhì)”。
總編輯圈點(diǎn)
生命起源最初的蛋白質(zhì)是什么樣？科學(xué)家一直試圖解開這一謎題。人類這種生物，總是喜歡刨根問底，想知道最初的最初，一切是怎么開始。宇宙起源，生命起源，都是復(fù)雜而宏大的課題，需要一代代人為之努力，去拼一張不知何時(shí)能露出真容的拼圖。羅格斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)此前嘗試找出最早的代謝蛋白，這次他們通過計(jì)算，來反推最早的蛋白質(zhì)折疊大概是什么樣子。正如他們所說，找到蛋白質(zhì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，或可對未來產(chǎn)生影響，將合成生物學(xué)工作推向新的境界。
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