Indicii despre originea codului genetic ar putea fi ascunse în mici fragmente de proteine, conform unui nou studiu. Cercetările recente sugerează că răspunsul la misterul apariției vieții ar putea fi găsit în unitățile constitutive ale proteinelor, mai precis în dipeptide, cu rol fundamental în primele sisteme moleculare.
O perspectivă inedită asupra codului vieții
Genele, ca un manual de instrucțiuni pentru viață, stochează informațiile necesare pentru construirea, repararea și reproducerea celulelor. Oamenii de știință au căutat mult timp să înțeleagă modul în care a apărut inițial acest sistem complex. Un nou studiu de la Universitatea Illinois Urbana-Champaign adoptă o abordare diferită. Cercetătorii sugerează că răspunsul ar putea fi ascuns în cele mai simple unități structurale ale proteinelor: dipeptidele.
Gustavo Caetano-Anolles, profesor în cadrul Departamentului de Științe ale Culturilor, explică: „Am descoperit că originea codului genetic este legată în mod misterios de compoziția dipeptidică a unui proteom, ansamblul de proteine dintr-un organism”. Echipa sa, specializată în filogenomică, a creat hărți evolutive ale domeniilor proteice și ale ARNt-ului. În acest studiu, ei s-au concentrat pe dipeptide, unități formate din doi aminoacizi legați printr-o legătură peptidică.
Cronologia evolutivă a dipeptidelor
Viața pe Pământ a început acum aproximativ 3,8 miliarde de ani, dar codul genetic a apărut cu circa 800 de milioane de ani mai târziu. Oamenii de știință dezbat încă modul în care a avut loc această tranziție. Unii sugerează că enzimele bazate pe ARN au fost primele, în timp ce alții susțin că proteinele au impulsionat inițial activitatea biologică timpurie. Caetano-Anolles și colegii săi susțin perspectiva proteinelor ca fiind primele.
Viața depinde de două sisteme strâns legate: codul genetic și codul proteic. Codul genetic stochează informația în acizii nucleici (ADN și ARN), în timp ce codul proteic determină modul în care moleculele îndeplinesc funcțiile celulare. Enzimele numite aminoacil-ARNt sintetaze sunt responsabile pentru atașarea aminoacizilor corecți la moleculele de ARNt. Cercetătorii sugerează că proteomul poate deține indicii importante despre etapele timpurii ale dezvoltării codului genetic. Dipeptidele par să fi fost deosebit de importante ca blocuri structurale timpurii.
Descoperiri remarcabile și implicații
Echipa a analizat 4,3 miliarde de secvențe de dipeptide din 1.561 de proteomuri aparținând celor trei domenii principale ale vieții: Archaea, Bacteria și Eukarya. Rezultatele au arătat o corelație strânsă între evoluția domeniilor proteice, ARNt-urilor și dipeptidelor, susținând o istorie comună.
„Am constatat că rezultatele sunt congruente”, a explicat Caetano-Anolles. Studiul a identificat, de asemenea, o simetrie izbitoare în perechile de dipeptide. Fiecare dipeptidă constă din doi aminoacizi, cum ar fi alanină-leucină (AL), în timp ce omologul său, numit anti-dipeptidă, inversează ordinea: leucină-alanină (LA). Această sincronizare a fost neașteptată. Ea sugerează, spun cercetătorii, că dipeptidele apăreau codificate în catene complementare de genomuri de acid nucleic.
