Белок-загадка: Исследователи оспаривают фундаментальное допущение эволюционной биохимии

Международная группа учёных под руководством профессора Линн Камерлин (Технологический институт Джорджии) и доцента Лиама Лонго (Институт наук о Земле и жизни, Токио) бросила вызов устоявшейся гипотезе о происхождении белков. Исследование опубликовано в журнале Molecular Biology and Evolution.

Пересмотр гипотезы

Долгое время эволюционные биохимики полагали, что большинство древних белков произошли от простого структурного мотива (мотива), связанного с фосфором — ключевым элементом жизни. Этот мотив часто встречается в ранних белках, связывающих фосфорсодержащие соединения.

«В течение многих лет исследователи считали, что этот крошечный белок дал начало целым семействам современных сложных белков», — пояснил Лонго.

Новые данные

Проанализировав данные о кристаллических структурах белков и проведя компьютерное моделирование, учёные обнаружили, что знаменитый мотив не уникален. Они выявили множество различных типов белков, способных связывать фосфат, и показали, что сам по себе мотив не обладает особыми свойствами.

«Это, вероятно, стёртая молекулярная окаменелость, чья истинная природа была переписана за миллиарды лет эволюции», — заявила Камерлин. — «Эта работа полностью меняет наше представление о белках».

Экспериментальное подтверждение

Исследователи протестировали поведение белковых мотивов в водной и метанольной средах (метанол имитирует среды с меньшим количеством воды). В обеих средах были обнаружены сопоставимые мотивы, что доказывает: предполагаемый «строительный блок» ранней жизни — всего лишь один из многих возможных вариантов, а не уникальный прародитель.

«Мы не предполагаем, что глаза дали начало головам, хотя почти у всех голов есть глаза, потому что зрение — это взаимосвязанная система, — провела аналогию Камерлин. — Наш ранний пептид представляет собой похожий случай. Только будучи встроенным в большую систему, он может проявить себя».

Значение и перспективы

Это открытие не только меняет представления о зарождении жизни, но и способствует развитию биотехнологий. Более глубокое понимание эволюции естественных белков поможет в создании искусственных — для доставки лекарств, разработки новых вакцин и других целей.

Теперь перед наукой встают новые вопросы: когда и почему этот конкретный мотив стал доминирующим, и как ещё могла бы выглядеть жизнь? Поиск ответов откроет путь к новым открытиям.