生命的乐高玩具:原始的蛋白质了

四个有机构件的结构,被称为“生命的乐高玩具”,罗格斯大学科学家解码。这些结构是一个原始的蛋白质可能是什么样子的数十亿年前,然而,可能影响现代产业。

为首的该研究的作者Vikas南达副教授,想回头通过时间了解蛋白质可能看起来像是接近生命的起源。

“基本使用蛋白在早期是利用丰富的电化学能源岩石圈,“南达说。”作为一个例子——在深海热液活动,通风口的内容非常减少(电子丰富)比海洋更氧化。因此,有一个电势-电压发生在喷口的网站。类似的电压之间存在海洋和大气层,和其他接口。我们和其他人相信最早的蛋白质用这种潜在的催化反应的关键。”

向后走的蛋白质

南达和他的同事们开始寻找这些古老的蛋白质使用3 d数据庞大RCSB蛋白质数据银行,全球的档案文件,包含了近140000的生物大分子三维结构,在原子水平的细节。“我们没有一个看起来像40亿年前的化石记录蛋白质,所以我们需要我们今天开始向后走,试图想象这些蛋白质的样子,“南达说,生物化学和分子生物学系的罗格斯大学的罗伯特·伍德·约翰逊医科学校。

现代蛋白质主要在蛋白质结构,利用金属中心和团队使用这个作为起点来缩小RCSB的结构性宝库。“我们发现所有金属结合蛋白在PDB然后分开围绕金属原子的坐标,“南达解释说。“使用结构比较工具,然后我们看着这些金属微环境和集群组相似的结构。”

分析确定了四种类型的重复使用的金属网站广泛不同的现代蛋白质,识别他们的祖“积木”可能是最接近的近似原始的蛋白质。这些结构已经进化,经过数百万年的进化,成为现代蛋白质。所以,这些古老的建筑看起来像什么?

”“乐高”代表了一群当地的氨基酸(50 - 100残留物)围绕一个金属。这包括氨基酸结合金属以及2 nd-shell邻居优化金属的氧化还原电位,“南达解释说。“这项研究是第一次我们已经能够做一些与成千上万的氨基酸和把它分成合理的块,可以将原始起源。”

一个关键分子工程?

这些古老的结构也可能相关的在现代世界,建立了它们的进化过程,数千年来,为现代蛋白质,控股线索为工业技术,寻求复制的蛋白质。

“分子进化研究的另一面是分子工程、“南达说。我们可以使用规则获得从研究自然蛋白质构建电路开始设计自己的纳米组件——晶体管、二极管、电线——然后将它们组装成bio-electronic设备。”

除了这些立即实用特性,研究结果也代表一个窗口到人类从何而来,当生活是最基本的。南达解释说:“我们认为,现代蛋白质组和数据库PDB可以看到在数十亿年的进化时间最早的蛋白质是什么样子。”

“乐高”有待解码?

这四种结构可能代表刚刚公布的前几个祖细胞。南达希望未来的研究可能会挖掘5或10更多“积木”。即便如此,锻炼其结构是第一个障碍。“现在,我们需要了解如何将这些部分组合在一起更有趣的功能分子,“南达说。“这是下一个大的挑战。”

本文是基于研究写的罗格斯大学。