Древний белок-«амбидекстр» нарушающий ассиметрию жизни
Большинство белков являются левосторонними, но ученые обнаружили древнюю молекулу, которая работает в обеих формах зеркального отображения.
Ученые обнаружили древний белок, обладающий редким свойством «амбидекстрии» — он может функционировать в зеркальных формах. Эта молекула может быть реликтом тех времен, когда на Земле существовала жизнь, основанная на зеркальных молекулах.
Многие химические вещества обладают направленностью, или хиральностью, и могут существовать в двух зеркальных формах. Но строительные блоки жизни, как правило, придерживаются той или иной формы. Сахара в нуклеиновых кислотах, таких как ДНК, являются правосторонними, что приводит к закручиванию двойной спирали ДНК вправо (если смотреть вниз по ее оси), в то время как аминокислоты, из которых состоят белки, являются левосторонними.
Ученые полагают, что предпочтение правосторонней ДНК и левосторонних белков могло бы помочь сохранить стабильность и функционирование биомолекул на ранних этапах развития жизни.
Лиам Лонго, исследователь эволюции белков из Токийского института наук о Земле и жизни, изучал фрагмент белка (пептид), который распознает нуклеиновые кислоты и обычно содержится в ферментах для восстановления ДНК. Он заметил, что структура белка симметрична относительно центральной оси, и предположил, что как левосторонняя, так и правосторонняя версии белка могут связываться с ДНК.
По словам Лонго, этот симметричный участок-структура «спираль—петля–спираль», часто встречается в белках, которые могут взаимодействовать с ДНК и РНК и связывать их, и встречается у всех форм жизни, что позволяет предположить, что он существовал у раннего предка всех клеток.
Чтобы проверить свою догадку об амбидекстрии молекулы, Лонго и его коллеги создали «правосторонние» версии пептида, включая «наследственную» форму, потенциально сходную с той, которая была обнаружена у последнего универсального общего предка (LUCA) современных клеток.
Зеркальные пептиды связывались с ДНК почти так же хорошо, как и их оригинальные аналоги, а обычные левосторонние версии могли связываться с зеркальной ДНК. Дальнейшие эксперименты показали, что и левосторонние, и правосторонние версии молекулы взаимодействуют с ДНК схожим образом. Исследование, описывающее этот феномен, опубликовано в журнале Angewandte Chemie.
Почему структура белка неоднозначна, далеко не ясно, говорит Лонго. Наиболее вероятная причина заключается в том, что структура эволюционировала таким образом, чтобы связывать ДНК в нескольких конформациях, и амбидекстрия стала следствием этой гибкости.
“Есть и безумное объяснение”, — добавляет Лонго. Возможно, эта структура возникла, когда на Земле существовала «зеркальная жизнь», содержащая левосторонние нуклеиновые кислоты и правосторонние белки. “Это полностью изменило бы наши представления о биологии до времен LUCA. Это довольно дикая идея”, — признает он. Если амбидекстрия окажется распространенным свойством других древних ДНК- и РНК- связывающих белков, это может подтвердить эту гипотезу.
“Это вполне обоснованная гипотеза”, — заметил биохимик Майкл Кей, изучающий белки и пептиды в Университе Юты в Солт-Лейк-Сити, но найти подтверждающие доказательства будет трудно.
Кей считает, что универсальный характер структуры (он распознает химические признаки, обнаруживаемые как в левосторонней, так и в правосторонней ДНК) объясняет его амбидекстрию. 2014 году команда Кея описала еще один амбидекстровый белок: белок, который взаимодействует с сотнями других белков и помогает им правильно сворачиваться.
Независимо от того, существовала ли зеркальная жизнь на Земле или нет, она может стать отличительной чертой клеток будущего. В прошлом году группа ученых выражала обеспокоенность о потенциальных рисках, связанных с созданием зеркальной жизни, на что, по их прогнозам, потребуется не менее десяти лет.
Лонго добавляет, что амбидекстровые молекулярные структуры, такие как «спираль–петля–спираль», могут стать связующим звеном между естественной и зеркальной биологией. “Мы находимся на пути столкновения с зеркальной жизнью”.
Источник: Журнал «Nature»
Материал переведен и подготовлен Командой «ПравоНалево»
Перепечатка материала возможна только при указании прямой ссылки на страницу материала и упоминании в тексте материала:
Клуб левшей «ПравоНалево»
Основатель клуба — Елена Боева
propravonalevo.com
