Dünyada hayat nasıl meydana geldi? Rutgers araştırmacıları, yaşam başladığı zaman, hücreler için gerekli ve yaşamın yapı taşları olan, işlevsel basit protein katalizörlerinin var olabileceğine dair ilk ve belki de tek güçlü kanıtı buldular.
Primordiyal veya kısa protein üzerine yaptıkları çalışma Journal of the American Chemical Society’de yayımlanmıştır.
1980’lerin sonu ve 1990’ların başında, kimyager Günter Wächtershäuser, yaşamın okyanusta demir ve kükürt içeren kayaların üzerinde başladığını ileri sürdü. Wächtershäuser ve diğerleri, Rutgers’ Robert Wood Johnson Medical School’da doçent olan Vikas Nanda’nın çalışmasını göz önünde bulundurarak kısa peptitlerin metalleri bağlayacağını ve yaşam üreten kimyanın katalizörleri olarak işlev göreceğini öngörmüştü.
İnsan DNA’sı, birkaç yüz ile birkaç bin aminoasit 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 çok daha basitti, belki de sadece 10 ile 20 aminoasit uzunluğundaydılar. Nanda’ya göre Rutgers’ten bilim insanları, bir bilgisayar modellemesi ile ilk peptitlerin neye benzediğini ve olası kimyasal işlevlerini araştırıyorlar.
Bilgisayarlar, kısa 12-aminoasidi modellemek için kullandı
Bilim insanları bilgisayarları, kısa 12-aminoasitli bir proteini modellemek için kullandılar ve laboratuvarda test ettiler. Bu peptidin çeşitli etkileyici ve önemli özellikleri vardı. Sadece iki tip aminoasit içeriyor (belirli vücut fonksiyonları için ihtiyaç duyulan milyonlarca farklı proteini sentezleyen tahmini 20 aminoasit yerine), çok kısa ve Dünya üzerinde doğru koşullarda kendiliğinden meydana gelebilirler. Bu peptidin çekirdeğindeki metal küme, yeryüzündeki ilk okyanuslarda bol miktarda bulunan demir-sülfür minerallerinin yapısına ve kimyasına benzer. Center for Advanced Technology and Medicine’de öğretim üyesi olan Nanda’ya göre, bu peptit elektronları parçalara ayırmadan tekrar tekrar şarj ve deşarj edebilir.
Rutgers Çevre Biyofiziği ve Moleküler Ekoloji Laboratuvarı’na öncülük eden kıdemli yazar Profesör Paul G. Falkowski, “Ferredoksinler olarak adlandırılan modern proteinler, metabolizmayı kolaylaştırmak için hücrelerin etrafındaki elektronları getirip götürürler. İncelediğimiz gibi bir primordiyal peptit, yaşamın kökeninde benzer bir işlev görmüş olabilir,” dedi.
Falkowski, Rutgers bilim insanlarının liderliğindeki NASA tarafından finanse edilen bir ENIGMA projesinin temel araştırmacısıdır ve protein katalizörlerinin hayatın başlangıcında nasıl evrildiğini anlamayı amaçlamaktadır. Nanda, primordiyal peptidin tüm potansiyelini karakterize edecek ve yaşamın kökeninde anahtar rol oynamış olabilecek diğer molekülleri geliştirmeye devam edecek bir takıma öncülük ediyor.
Çalışmanın faydası ne oldu?
Bilgisayarlarla birlikte, Rutgers bilim insanları yaklaşık 10,000 proteini parçaladılar ve dört tane “Legos of life” (tüm organizmaların içindeki sayısız proteinleri oluşturmak için istiflenebilen çekirdek kimyasal yapıları) belirlediler. Küçük primordiyal peptit, kendisinden daha uzun olan Legos of life’a bir öncü olabilir ve bilim insanları artık bu tip peptitlerin ilkel-yaşamın kimyası içinde nasıl çalıştığı konusunda deneyler yapabilirler.
Çalışmanın ortak yazarları John Dongun Kim, doktora sonrası araştırmacı ve lisansüstü öğrenci Douglas H. Pike. Diğer yazarlar Alexei M. Tyryshkin ve G.V.T. Swapna, çalışan bilim insanları; Hagai Raanan, doktora sonrası araştırmacı; Gaetano T. Montelione, Jerome ve Lorraine Aresty Başkanı ve Moleküler Biyoloji ve Biyokimya Bölümünde seçkin profesör. Aynı zamanda İleri Teknoloji ve Tıp Merkezi’nde yerleşik öğretim üyesidir.
Kaynak
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180830180101.htm
**
Kaynak: Bilim ve Gelecek. 20 Eylül 2018
