Indicii despre secretele codului genetic ar putea fi ascunse în mici fragmente de proteine, sugerând o cale structurată către primele sisteme moleculare ale vieții. Un nou studiu efectuat de cercetători de la Universitatea Illinois Urbana-Champaign sugerează că răspunsul la enigma originii vieții s-ar putea afla în unitățile constitutive ale proteinelor.
Genele reprezintă un manual de instrucțiuni pentru viață, stocând informația necesară pentru ca celulele să se construiască, să se repare și să se reproducă. Oamenii de știință încă încearcă să înțeleagă modul în care a apărut inițial acest sistem. Cercetarea adoptă o abordare diferită, sugerând că răspunsul s-ar putea ascunde nu în ADN-ul propriu-zis, ci în cele mai simple unități ale proteinelor.
Legătura dintre dipeptide și codul genetic
Gustavo Caetano-Anolles, autorul corespondent al studiului, a menționat că originea codului genetic este legată de compoziția dipeptidică a unui proteom. Echipa sa este specializată în filogenomică, studiul modului în care genomurile evoluează. Echipa a creat anterior hărți evolutive ale domeniilor proteice și ale ARNt, care transportă aminoacizii către ribozomi în timpul producției de proteine.
Studiul s-a concentrat pe dipeptide, unități simple formate din doi aminoacizi legați printr-o legătură peptidică. Analiza a arătat că modelele evolutive ale domeniilor proteice, ale ARNt-ului și ale dipeptidelor se aliniază strâns, sugerând o istorie comună. Viața pe Pamânt a început acum aproximativ 3,8 miliarde de ani, dar codul genetic a apărut probabil cu circa 800 de milioane de ani mai târziu.
O cronologie evolutivă detaliată
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, iar frecvența lor variază de la un organism la altul. 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.
Ei au folosit aceste date pentru a construi o cronologie evolutivă a dipeptidelor. Cercetătorii au demonstrat deja că sintetazele și ARNt au evoluat împreună pe măsură ce aminoacizii au fost încorporați în codul genetic. Adăugând dipeptidele în analiză, au testat dacă acest model se menține la un alt nivel de organizare biologică.
O descoperire surprinzătoare
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 a fost neașteptată. Ea 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 a evoluat codul genetic oferă perspective asupra originilor vieții și sprijină progresele în domenii precum biologia sintetică, cercetarea biomedicală și ingineria genetică.
