Wetenschappers van Rutgers hebben de "Lego's van het leven" gevonden - vier chemische kernstructuren die op elkaar kunnen worden gestapeld om de ontelbare eiwitten in elk organisme te bouwen - na het breken en ontleden van bijna 10, 000 eiwitten om hun samenstellende delen te begrijpen.

De vier bouwstenen maken energie beschikbaar voor de mens en alle andere levende organismen, volgens een studie die vandaag online is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

De bevindingen van het onderzoek kunnen leiden tot toepassingen van deze stapelbare, organische bouwstenen voor biomedische technologie en therapeutische eiwitten en de ontwikkeling van veiligere, efficiëntere industriële en energiekatalysatoren - eiwitten en enzymen die, als onvermoeibare robots, kan herhaaldelijk chemische reacties uitvoeren en energie overdragen om taken uit te voeren.

"Het begrijpen van deze onderdelen en hoe ze met elkaar zijn verbonden binnen de bestaande eiwitten, zou ons kunnen helpen begrijpen hoe we nieuwe katalysatoren kunnen ontwerpen die mogelijk water kunnen splitsen, stikstof fixeren of andere dingen doen die echt belangrijk zijn voor de samenleving, " zei Paul G. Falkowski, studie co-auteur en een vooraanstaande professor die het Environmental Biophysics and Molecular Ecology Laboratory leidt aan de Rutgers University-New Brunswick.

Het onderzoek van de wetenschappers werd gedaan op computers, met behulp van gegevens over de 3D-atoomstructuren van 9, 500 eiwitten in de RCSB Protein Data Bank in Rutgers, een rijke bron van informatie over hoe eiwitten werken en evolueren.

"We hebben geen fossielen van hoe eiwitten er 4 miljard jaar geleden uitzagen, dus we moeten nemen wat we vandaag hebben en achteruit gaan lopen, proberen voor te stellen hoe deze eiwitten eruit zagen, " zei Vikas Nanda, senior auteur van de studie en een universitair hoofddocent bij de afdeling Biochemie en Moleculaire Biologie aan de Robert Wood Johnson Medical School van Rutgers, binnen Rutgers Biomedische en Gezondheidswetenschappen. "De studie is de eerste keer dat we iets met duizenden aminozuren hebben kunnen nemen en het opsplitsen in redelijke brokken die een oorspronkelijke oorsprong zouden kunnen hebben."

De identificatie van vier fundamentele bouwstenen voor alle eiwitten is nog maar een begin. Nanda zei dat toekomstig onderzoek vijf of tien andere bouwstenen kan ontdekken die als biologische Legos dienen.

"Nu moeten we begrijpen hoe we deze onderdelen kunnen samenstellen om interessantere functionele moleculen te maken, "zei hij. "Dat is de volgende grote uitdaging."