BioengenhariaBiologiaTecnologiaPeptídeo primordial pode ter surgido 4 bilhões de anos atrás

Cientistas identificam proteína que pode ter existido quando a vida começou.
Diógenes Henrique8 meses atrás
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Como surgiu a vida na Terra? Pesquisadores descobriram as primeiras e talvez únicas evidências de que catalisadores de proteínas simples podem ter existido quando a vida começou. Essas proteínas são essenciais para as células, os blocos de construção da vida, funcionarem.

No final dos anos 80 e início dos anos 90, o químico Günter Wächtershäuser postulou que a vida começou com rochas contendo ferro e enxofre nas profundezas oceano. Para que sua hipótese fosse confirmada, Wächtershäuser e outros anteciparam que peptídeos curtos ligados a metais  serviriam como catalisadores da química produtora de vida de acordo com um estudo co-assinado por Vikas Nanda, Professor Associado na Faculdade de Medicina Robert Wood Johnson da  Universidade Rutgers, Nova Jersey, Estados Unidos.

O DNA humano consiste em genes que codificam proteínas com algumas centenas a alguns milhares de aminoácidos de comprimento. Essas proteínas complexas — necessárias para que todas a viva como conhecemos funcione adequadamente — são o resultado de bilhões de anos de evolução química. Quando a vida começou, as proteínas eram provavelmente muito mais simples, talvez com apenas 10 a 20 aminoácidos de comprimento. Com uso de modelagem computacional, os cientistas da Rutgers vêm explorando como podem ter sido os peptídeos iniciais e quais as suas possíveis funções químicas, segundo Nanda.

Os pesquisadores projetaram uma pequena proteína sintética que envolve um núcleo de metal composto de ferro e enxofre. Essa proteína pode ser repetidamente carregada e descarregada, permitindo que ela transporte elétrons dentro de uma célula. Tais peptídeos podem ter existido no alvorecer da vida, movendo elétrons em ciclos metabólicos precoces. Crédito: Vikas Nanda

Os cientistas usaram computadores para modelar uma proteína curta de 12 aminoácidos e a testaram em laboratório. Este peptídeo tem várias características impressionantes e importantes. Ele contém apenas dois tipos de aminoácidos (em vez dos 20 aminoácidos que sintetizam milhões de proteínas diferentes necessárias para funções específicas do corpo), é muito curto e poderia ter surgido espontaneamente na Terra primitiva, nas condições certas. O aglomerado de metais no núcleo desse peptídeo se assemelha à estrutura e à química dos minerais ferro-enxofre que eram abundantes nos primeiros oceanos da Terra. O peptídeo também pode carregar e descarregar elétrons repetidamente sem se desfazer, de acordo com Nanda, que também é membro do corpo docente residente no Centro de Tecnologia Avançada e Medicina.

“Proteínas modernas chamadas ferredoxinas fazem isso, transportando elétrons ao redor da célula para promover o metabolismo”, disse o principal autor do estudo, Paul G. Falkowski, que dirige o Laboratório de Biofísica Ambiental e Ecologia Molecular da Rutgers. “Um peptídeo primordial como o que estudamos pode ter cumprido uma função similar nas origens da vida.”

Falkowski é o investigador principal de um projeto da NASA chamado ENIGMA, liderado por cientistas da Rutgers, cujo objetivo é entender como os catalisadores de proteínas evoluíram no início da vida. Nanda lidera uma equipe que caracterizará todo o potencial do peptídeo primordial e continuará desenvolvendo outras moléculas que podem ter desempenhado papéis importantes nas origens da vida.

Com a ajuda de modelagem computacional, os cientistas da Rutgers destruíram e dissecaram quase 10.000 proteínas e identificaram quatro “Legos da Vida”: estruturas químicas centrais que podem ser empilhadas para formar as inúmeras proteínas dentro de todos os organismos. O pequeno peptídeo primordial pode ser um precursor dos legos mais longos da vida, e os cientistas agora podem realizar experimentos sobre como esses peptídeos podem ter funcionado na química primitiva.

Os co-autores do estudo são John Dongun Kim, pesquisador de pós-doutorado e estudante de pós-graduação Douglas H. Pike. Outros autores incluem Alexei M. Tyryshkin e G.V.T. Swapna, cientistas da equipe; Hagai Raanan, pesquisador de pós-doutorado; e Gaetano T. Montelione, Jerome e Lorraine Aresty diretores e professores do Departamento de Biologia Molecular e Bioquímica. Ele também é um membro do corpo docente residente no Centro de Tecnologia Avançada e Medicina. O estudo deles com o peptídeo primordial, ou proteína curta, foi publicado no Journal of the American Chemical Society.

Fonte: Rutgers University. Leia o original “Rutgers Scientists Identify Protein That May Have Existed When Life Began” nesse link.

Referência:

1. Vikas Nanda e Paul G. Falkowski et al. “Minimal Heterochiral de Novo Designed 4Fe–4S Binding Peptide Capable of Robust Electron Transfer”. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140 (36), pp 11210–11213. DOI: 10.1021/jacs.8b07553 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b07553.