O echipă de cercetători de la Universitatea ILLINOIS Urbana-Champaign a descoperit indicii importante despre originea codului genetic, sugerând că răspunsul ar putea fi ascuns în cele mai simple unități constructive ale proteinelor. Studiul, publicat recent, analizează dipeptidele, unități formate din doi aminoacizi legați printr-o legătură peptidică, și modul în care acestea contribuie la formarea sistemelor moleculare ale vieții.
Genele stochează informațiile necesare pentru ca celulele să se construiască, să se repare și să se reproducă. Oamenii de știință încă dezbat modul în care acest sistem a apărut inițial. Noua cercetare abordează această problemă, concentrându-se pe dipeptide, componentele de bază ale proteinelor. Autorul corespondent, Gustavo Caetano-Anolles, specialist în filogenomică, explică importanța noilor descoperiri.
Legături strânse cu evoluția
Echipa de cercetare a creat anterior hărți evolutive ale domeniilor proteice și ale ARN-ului de transfer (ARNt). În acest studiu, ei au investigat dipeptidele, analizând 4,3 miliarde de secvențe din 1.561 de proteomuri aparținând celor trei domenii principale ale vieții: Archaea, Bacteria și Eukarya. Rezultatele au arătat că modelele evolutive ale domeniilor proteice, ale ARNt-ului și ale dipeptidelor se aliniază strâns, sugerând o istorie comună.
Viața pe Pământ a început acum aproximativ 3,8 miliarde de ani, dar codul genetic a apărut probabil cu circa 800 de milioane de ani mai târziu. Oamenii de știință au dezbateri aprinse asupra modului 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. Caetano-Anolles și colegii săi susțin perspectiva în care proteinele au fost primele.
Sincronizarea Dipeptidelor
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. Există 400 de combinații posibile de dipeptide structurale timpurii, iar frecvența lor variază de la un organism la altul.
Studiul a identificat 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). Majoritatea perechilor dipeptidă și anti-dipeptidă au apărut foarte aproape una de cealaltă pe cronologia evolutivă.
Această sincronizare sugerează că dipeptidele apăreau codificate în catene complementare de genomuri de acid nucleic, probabil ARNt-uri minimaliste care interacționau cu enzime primordiale. Înțelegerea modului în care codul genetic a evoluat oferă perspective asupra originilor vieții și sprijină progresele în domenii precum biologia sintetică și ingineria genetică.
