科學家們發(fā)現(xiàn)了數(shù)十億年前已存在的蛋白質片段
蛋白質和語言有許多相似之處 - 例如,通過適當安排基本構建塊來產(chǎn)生它們的意義。德國馬克斯普朗克發(fā)育生物學研究所所長Andrei Lupas及其團隊應用計算方法通過現(xiàn)代蛋白質的比較研究重建原始構建模塊。語言學中使用相同的方法通過現(xiàn)代語言的比較來重建古代詞匯。在最近的一項研究中,科學家報告了40個祖先的肽片段的鑒定,這些片段可能代表了超過35億年前第一個蛋白質產(chǎn)生時的可觀察殘留物。
蛋白質是組成積木所有的生命,從細菌到人類。在我們的身體中,它們對于所有化學過程都是必不可少的:它們形成我們的指甲,頭發(fā),骨骼和肌肉,它們幫助消化我們吃的食物,并且它們保護我們形成致病細菌和病毒。馬克斯普朗克發(fā)育生物學研究所蛋白質進化系主任盧帕斯說:“生命可以被看作是蛋白質化學活性的主要原因。” 他和他的合作者對了解這些復雜的生物分子是如何起源特別感興趣。今天我們知道蛋白質主要是通過僅幾千個模塊化單元的組合組裝構建的,稱為域。然而,不清楚這些模塊化單元本身是如何出現(xiàn)的。
科學家們研究了第一個蛋白質結構域的假設,即第一個蛋白質結構域是由祖先的一組簡單肽段進行的融合和零碎生長而產(chǎn)生的,這些肽本身出現(xiàn)在大約35億年前的基于RNA的細胞前生命中。
在對現(xiàn)代蛋白質的系統(tǒng)分析中,他們能夠識別出看似無關的蛋白質中出現(xiàn)的40個肽片段,但在它們的序列和結構上卻具有驚人的相似性?;谒鼈冊谧罟爬系牡鞍踪|(例如,核糖體蛋白)中的廣泛存在以及它們參與基礎功能(例如,RNA結合,DNA結合),作者提出這些片段是原始RNA的可觀察的殘余物 - 肽世界,我們今天所知道的基于DNA的生命的前體形式。
將來,這些片段對蛋白質結構形成的貢獻必須通過實驗進行研究,為優(yōu)化現(xiàn)有蛋白質和設計新蛋白質開辟新的途徑,這在自然界尚未見到。“如果我們闡明這一過程,我們應該能夠創(chuàng)造出新的蛋白質形式”,Lupas總結道,對生物技術有著令人興奮的應用。
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