Dünyadaki Yaşamın Kökenleri Üzerine Keşif – Metal Bağlayıcı Proteinlerin Evrimi
Araştırmacılar, metal bağlayıcı proteinlerin milyarlarca yıl içindeki evrimini araştırdı.
Biyolojide derinlemesine yanıtlanamamış sorulardan birine değinen Rutgers liderliğindeki bir ekip, antik Dünya’nın ilksel çorbasında yaşamın kökenlerinden sorumlu olabilecek protein yapılarını ortaya çıkardı.
Çalışma Science Advances dergisinde yayınlandı.
Araştırmacılar, gezegenimizde basit, cansız materyallerden ilkel yaşamın nasıl ortaya çıkmış olabileceğini araştırdı. Bildiğimiz şekliyle yaşamı, hangi özelliklerin tanımladığını sordular ve devamında yaşayan her şeyin, güneş veya hidrotermal menfezler gibi kaynaklardan enerji toplamaya ve bu enerjiyi kullanmaya ihtiyaç duydukları sonucuna vardılar.
Moleküler anlamda bu, elektronları karıştırma yeteneğinin yaşam için çok önemli olduğu anlamına gelir. Elektron transferi için en iyi elementler metaller olduğundan (standart elektrik tellerini düşünün) ve çoğu biyolojik aktivite proteinler tarafından yürütüldüğünden, araştırmacılar bu ikisinin kombinasyonunu keşfetmeye karar verdiler – yani metal bağlayıcı proteinler.
Ortak bir özellik olarak ortaya konulabilecek, mevcut olarak bilinen metalleri bağlayan tüm protein yapılarını, bugün bildiğimiz ortak özelliklerin ata proteinlerinde mevcut olduğu bilgisine ve gördüğümüz proteinleri oluşturmak için çeşitlendirilip aktarıldığı öncülüğüne dayanarak karşılaştırdılar.
Protein yapılarının evrimi daha önce var olduklarını bildiklerimizden yeni kıvrımların nasıl ortaya çıktığını anlamayı gerektirdiğinden, araştırmacılar şu anda var olan metal bağlayıcı proteinlerin büyük çoğunluğunun, bağlandıkları metal türüne ve geldikleri organizma veya bir bütün olarak proteine atanan işlevselliğe bakılmaksızın bir şekilde benzer olduğunu bulan bir hesaplama yöntemi tasarladılar.
Rutgers Üniversitesi-New Brunswick Biyokimya ve Mikrobiyoloji Bölümü’nde profesör ve çalışmanın da baş yazarı olan Yana Bromberg, “Proteinlerin kendileri olmasa da, mevcut proteinlerin metal bağlayıcı çekirdeklerinin gerçekten benzer olduğunu gördük” dedi. Ve şunları ekledi “Ayrıca, bu metal bağlayıcı çekirdeklerin genellikle LEGO blokları gibi tekrarlanan alt yapılardan oluştuğunu gördük. İlginçtir ki, bu bloklar, sadece metal bağlayıcı çekirdeklerde değil, proteinlerin diğer bölgelerinde ve çalışmamızda dikkate alınmayan diğer birçok proteinde de bulundu. Gözlemimiz, bu küçük yapı taşlarının yeniden düzenlenmesinin tek veya az sayıda ortak ataya sahip olabileceğini ve şu anda mevcut olan tüm protein çeşitlerini ve işlevlerini yani bildiğimiz şekliyle yaşamı ortaya çıkarmış olabileceğini gösteriyor.”
Araştırmalarında yaşamın moleküler mekanizması olan DNA şablonlarını deşifre etmeye odaklanan Bromberg, “Bu gezegende yaşamın nasıl ortaya çıktığı hakkında çok az bilgimiz var ve çalışmalarımız daha önce mevcut olmayan bir açıklamaya katkıda bulunuyor” dedi. “Bu açıklama, diğer gezegenlerde ve gezegensel gök cisimlerinde yaşam arayışımıza potansiyel olarak katkıda bulunabilir. Spesifik yapısal yapı taşlarını bulmamız, bilim insanlarının özellikle aktif proteinleri yeniden inşa etmeyi amaçladığı sentetik biyoloji çalışmalarıyla da alakalı olabilir.”
Referans: “Quantifying structural relationships of metal-binding sites suggests origins of biological electron transfer” 14 January 2022, Science Advances.
Buenos Aires Üniversitesi’nden araştırmacıları da içeren bu çalışma, NASA tarafından finanse edildi.
Kaynak: scitechdaily.com
