Bilim İnsanları Hayat Başladığında Var Olabilecek Proteini Tanımladılar

Araştırmacılar demir ve sülfürden oluşan metal bir çekirdeği saran sentetik küçük bir protein tasarladılar. Bu protein tekrar tekrar şarj edilip boşaltılabilir ve hücre içindeki elektronları hareket ettirebilir. Bu tür peptitler, hayatın başlangıcında, erken metabolik döngülerde elektronları hareket ettirmiş olabilirler.

Dünyada yaşam nasıl şekillendi ? Rutgers araştırmacıları, ilk ve belki de en kesin kanıt olarak – yaşamın yapı taşları olan hücreler için gerekli ve işlevsel olan – yaşamın başladığı zaman, basit protein katalizörlerinin var olabileceğini bulmuşlardır.

Bir primordial peptid veya kısa protein üzerine yaptıkları çalışma (Journal of the American Chemical Society) Amerikan Kimya Derneği Dergisi’nde yayınlanmıştır.

1980’lerin sonlarında ve 1990’ların başında kimyager Günter Wächtershäuser, yaşamın okyanusta demir ve kükürt içeren kayaların üzerinde başladığını ileri sürdü. Wächtershäuser ve diğerleri, Rutgers’in Robert Wood Johnson Tıp Okulu’nda doçent olan yazar olan Vikas Nanda’ya göre, kısa peptitlerin metalleri bağlayacağını ve yaşam üreten kimyanın katalizörleri olarak işlev göreceğini öngörmüştü.

İnsan DNA’sı, birkaç yüz ila birkaç bin amino asit uzunluğundaki proteinleri kodlayan genlerden oluşur. Bütün canlıların düzgün bir şekilde işlev görmesi için gerekli olan bu karmaşık proteinler milyarlarca yıllık evrimin sonucudur. Yaşam başladığında, proteinler muhtemelen sadece 10 ila 20 amino asit uzunluğunda çok daha basit idi. Nanda’ya göre Rutgers bilim insanları, bilgisayar modellemesi ile erken peptitlerin neye benzediğini ve olası kimyasal işlevlerini araştırıyorlar.

Bilim insanları bilgisayarları kısa, 12-amino asitli bir proteini modellemek için kullandı ve laboratuvarda test ettiler. Bu peptidin çeşitli etkileyici ve önemli özellikleri bulunur. Belirli vücut fonksiyonları için ihtiyaç duyulan milyonlarca farklı proteini sentezleyen tahmini 20 amino asit yerine sadece iki tip amino asit içerir. Çok kısadır ve doğru koşullarda Dünya’da kendiliğinden ortaya çıkmış olabilir. Bu peptidin çekirdeğindeki metal kümelenme, ilk Dünya okyanuslarında bol miktarda bulunan demir-sülfür minerallerinin yapısını ve kimyasını andırır. İleri Teknoloji ve Tıp Merkezi’nde bir öğretim üyesi olan Nanda’ya göre peptit, elektronlar parçalanmadan tekrar tekrar şarj edebilir ve deşarj edebilir.

Rutgers Çevre Biyofiziği ve Moleküler Ekoloji Laboratuvarı’nı yöneten kıdemli yazar Profesör Paul G. Falkowski, “feredoksinler olarak adlandırılan modern proteinler, metabolizmayı desteklemek üzere hücrenin etrafındaki elektronlar arasında mekik dokur. “İncelediğimiz gibi bir primordial peptit, yaşamın kökeninde benzer bir işlev görmüş olabilir.”

Falkowski, Rutters bilim adamlarının liderliğindeki NASA tarafından finanse edilen  ENIGMA projesinin esas araştırmacısı olup protein katalizörlerinin yaşamın başlangıcında nasıl geliştiğini anlamayı amaçlamaktadır. Nanda, primordial peptidin tam potansiyelini karakterize edecek ve yaşamın kökeninde anahtar rol oynamış diğer molekülleri geliştirmeye devam eden bir ekibe önderlik etmektedir.

Rutgers bilim insanları bilgisayarlarla yaklaşık 10,000 proteini parçalayıp ayırdı ve dört “yaşam Legosunu” – tüm organizmaların içindeki sayısız proteinleri oluşturmak için istiflenebilen çekirdek kimyasal yapıları – belirledi. Küçük primordial peptit, daha uzun yaşam Legolarının bir öncüsü olabilir ve bilim insanları artık bu tip peptidlerin ilk yaşam kimyası içinde nasıl çalışabildiği konusunda deneyler yapabilirler.

Çalışma ortak yazarları, doktora sonrası araştırmacı John Dongun Kim ve lisansüstü öğrenci Douglas H. Pike’dır. Diğer yazarlar ekip bilim insanları, Alexei M. Tyryshkin ve G.V.T. Swapna; doktora sonrası araştırmacı Hagai Raanan ve Gaetano T. Montelione, Moleküler Biyoloji ve Biyokimya Bölümünde seçkin bir profesör olan Jerome ve Lorraine Aresty. Kendisi aynı zamanda İleri Teknoloji ve Tıp Merkezi’nde fakülte üyesidir.

Makale kaynağı: Rutgers Üniversitesi tarafından sağlanmıştır.

Dergi Referansı :

  1. J. Dongun Kim, Douglas H. Pike, Alexei M. Tyryshkin, G. V. T. Swapna, Hagai Raanan, Gaetano T. Montelione, Vikas Nanda, Paul G. Falkowski. Minimal Heterochiral de Novo Designed 4Fe–4S Binding Peptide Capable of Robust Electron TransferJournal of the American Chemical Society, 2018; DOI: 10.1021/jacs.8b07553

Alıntılandı :

Web adres : https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180830180101.htm

Çeviri : M.Mustafa Çiftçioğlu

 

61 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
19 + 4 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.