Учёные идентифицировали фрагменты белков, существовавшие миллиарды лет назад

Белки и языки имеют много общего: и то, и другое обретает смысл благодаря правильному расположению базовых строительных блоков. Андрей Лупас, директор Института биологии развития Макса Планка в Германии, и его команда применяют вычислительные методы для реконструкции первичных строительных блоков путём сравнительного изучения современных белков. Такой же подход используется в лингвистике для восстановления древних словарей через сравнение современных языков. В недавнем исследовании учёные сообщили об идентификации 40 предковых пептидных фрагментов, которые, возможно, представляют собой наблюдаемые остатки времени, когда более 3,5 миллиардов лет назад были созданы первые белки.

Белки — неотъемлемые строительные блоки всей жизни, от бактерий до человека. В наших телах они необходимы для всех химических процессов: они формируют наши ногти, волосы, кости и мышцы, помогают переваривать пищу и защищают от патогенных бактерий и вирусов. «Жизнь можно рассматривать как существенно проистекающую из химической активности белков», — говорит Лупас. Он и его коллеги особенно заинтересованы в понимании того, как возникли эти сложные биомолекулы. Сегодня мы знаем, что белки в основном строятся путём комбинаторной сборки всего из нескольких тысяч модульных единиц, называемых доменами. Однако неясно, как возникли сами эти модульные единицы.

Учёные исследовали гипотезу, что первые белковые домены возникли путём слияния и поэтапного роста из набора простых пептидов, которые сами появились в РНК-доклеточной жизни около 3,5 миллиардов лет назад.

В систематическом анализе современных белков им удалось идентифицировать 40 пептидных фрагментов, которые встречаются в, казалось бы, неродственных белках, но имеют поразительное сходство в своих последовательностях и структурах. Основываясь на их широком распространении в самых древних белках (например, рибосомных) и их вовлечённости в базовые функции (например, связывание с РНК, связывание с ДНК), авторы предполагают, что эти фрагменты являются наблюдаемыми остатками первичного РНК-пептидного мира — предшественника известной нам сегодня ДНК-основной жизни.

В будущем вклад этих фрагментов в формирование белковой структуры предстоит исследовать экспериментально, что открывает новые пути для оптимизации существующих белков и создания новых, ещё не встречавшихся в природе. «Если мы проясним этот процесс, мы сможем создавать новые белковые формы», — заключает Лупас, что сулит захватывающие применения в биотехнологии.