Молекулярные биологи изучили белки возрастом 3 миллиарда лет

Исследователи из Уппсальского университета изучили «факторы трансляции» — ключевые компоненты аппарата синтеза белка в клетке — возраст которых составляет несколько миллиардов лет. Анализ этих «воскрешённых» древних белков показал, что они обладали гораздо более широкой специфичностью по сравнению со своими современными, более специализированными аналогами.

Белковый синтез в клетке обеспечивают рибосомы и ассоциированные с ними факторы трансляции. Хотя современные компоненты этой системы хорошо известны, её эволюция оставалась неясной.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Molecular Biology and Evolution, группа под руководством профессора Супарны Саньял использовала алгоритм, предсказавший последовательности ДНК предков фактора элонгации EF-Tu, уходящих на миллиарды лет в прошлое. Учёные синтезировали эти древние бактериальные белки EF-Tu и изучили их свойства.

Были исследованы несколько узлов эволюционной истории EF-Tu. Самые старые созданные белки имели возраст около 3,3 миллиарда лет.

«Удивительно, но температурные оптимумы древних белков EF-Tu соответствовали геологическим температурам Земли в соответствующие периоды. 3 миллиарда лет назад было гораздо теплее, и те белки хорошо функционировали при 70°C, в то время как 300-миллионолетние белки выдерживали только 50°C», — отмечает Супарна Саньял.

Исследователи показали, что древние факторы элонгации совместимы с различными типами рибосом и являются «универсалами», тогда как их современные потомки эволюционировали для выполнения «специализированных» функций. Это делает их более эффективными, но для работы им требуются специфичные рибосомы. Результаты также указывают, что рибосомы, вероятно, развили свою РНК-основу раньше, чем другие ассоциированные факторы трансляции.

«Теперь, когда мы знаем, как эволюционировал синтез белка до этого момента, мы можем моделировать будущее. Если компоненты трансляционного аппарата уже достигли такого уровня специализации, что произойдёт в будущем, например, в случае новых мутаций?» — размышляет Супарна Саньял.

Демонстрация возможности воссоздания таких древних белков и их совместимости с разными рибосомами указывает на потенциальный интерес этого подхода для фармацевтических исследований. Если окажется, что и другие древние компоненты синтеза белка были универсалами, их варианты можно будет использовать для производства терапевтических белков с помощью нестандартных или синтетических компонентов.