Onderzoekers van Rutgers hebben de oorsprong ontdekt van de eiwitstructuren die verantwoordelijk zijn voor het metabolisme:eenvoudige moleculen die het vroege leven op aarde mogelijk maakten en dienen als chemische signalen die NASA zou kunnen gebruiken om naar leven op andere planeten te zoeken.

hun studie, die voorspelt hoe de vroegste eiwitten er 3,5 miljard tot 2,5 miljard jaar geleden uitzagen, wordt gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences .

De wetenschappers gingen terug, als een puzzel van vele duizenden stukjes, de evolutie van enzymen (eiwitten) van het heden naar het verre verleden. De oplossing van de puzzel vereiste twee ontbrekende stukjes, en het leven op aarde zou niet kunnen bestaan ​​zonder hen. Door een netwerk te bouwen dat verbonden is door hun rol in het metabolisme, dit team ontdekte de ontbrekende stukken.

"We weten heel weinig over hoe het leven op onze planeet begon. Door dit werk konden we een glimp opvangen van diep in de tijd en de vroegste metabole eiwitten voorstellen, " zei co-auteur Vikas Nanda, een professor in biochemie en moleculaire biologie aan de Rutgers Robert Wood Johnson Medical School en een ingezeten faculteitslid van het Center for Advanced Biotechnology and Medicine. "Onze voorspellingen zullen in het laboratorium worden getest om de oorsprong van het leven op aarde beter te begrijpen en om te informeren hoe het leven elders kan ontstaan. We bouwen modellen van eiwitten in het laboratorium en testen of ze reacties kunnen veroorzaken die cruciaal zijn voor het vroege metabolisme."

Een door Rutgers geleid team van wetenschappers genaamd ENIGMA (Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors) voert het onderzoek uit met een NASA-beurs en via lidmaatschap van het NASA Astrobiology Program. Het ENIGMA-project wil de rol onthullen van de eenvoudigste eiwitten die de vroegste levensfasen katalyseerden.

"We denken dat het leven is opgebouwd uit hele kleine bouwstenen en is ontstaan ​​als een Lego-set om cellen en complexere organismen zoals wij te maken, " zei senior auteur Paul G. Falkowski, ENIGMA hoofdonderzoeker en een vooraanstaande professor aan de Rutgers University-New Brunswick, die het Environmental Biophysics and Molecular Ecology Laboratory leidt. "We denken dat we de bouwstenen van het leven hebben gevonden - de Lego-set die leidde, uiteindelijk, voor de evolutie van cellen, dieren en planten."

Het Rutgers-team concentreerde zich op twee eiwit "vouwen" die waarschijnlijk de eerste structuren zijn in het vroege metabolisme. Ze zijn een ferredoxinevouw die ijzer-zwavelverbindingen bindt, en een "Rossmann" vouw, die nucleotiden bindt (de bouwstenen van DNA en RNA). Dit zijn twee puzzelstukjes die in de evolutie van het leven moeten passen.

Eiwitten zijn ketens van aminozuren en het 3D-pad van een keten in de ruimte wordt een vouw genoemd. Ferredoxines zijn metalen die worden aangetroffen in moderne eiwitten en pendelen elektronen rond cellen om het metabolisme te bevorderen. Elektronen stromen door vaste stoffen, vloeistoffen en gassen en energie levende systemen, en dezelfde elektrische kracht moet aanwezig zijn in elk ander planetair systeem met een kans om leven te ondersteunen.

Er zijn aanwijzingen dat de twee plooien een gemeenschappelijke voorouder hebben gedeeld en, als het waar is, de voorouder kan het eerste metabolische enzym van het leven zijn geweest.