Indicii despre originea codului genetic ar putea fi ascunse în mici fragmente de proteine, conform unui nou studiu. Cercetătorii de la Universitatea Illinois Urbana-Champaign sugerează că răspunsul la această întrebare crucială pentru înțelegerea vieții ar putea fi găsit nu în ADN-ul propriu-zis, ci în cele mai simple unități structurale ale proteinelor. Descoperirile oferă o nouă perspectivă asupra modului în care a apărut și a evoluat codul genetic.
O călătorie înapoi în timp
Genele funcționează ca un manual de instrucțiuni pentru viață. Ele stochează informația necesară pentru ca celulele să se construiască, să se repare și să se reproducă. Oamenii de știință au căutat de mult timp să explice cum a apărut acest sistem complex. Noua cercetare adoptă o abordare diferită, concentrându-se pe dipeptide, unități simple formate din doi aminoacizi legați printr-o legătură peptidică.
Autorul corespondent al studiului, profesorul Gustavo Caetano-Anolles, specialist în filogenomică, a subliniat importanța acestei abordări. „Am descoperit că originea codului genetic este legată în mod misterios de compoziția dipeptidică a unui proteom, ansamblul de proteine dintr-un organism”, a declarat acesta. Echipa sa a creat anterior hărți evolutive ale domeniilor proteice și ale ARN-ului de transfer (ARNt).
Analiza modelelor evolutive ale domeniilor proteice, ale ARNt-ului și ale dipeptidelor a arătat o corelație strânsă, sugerând o istorie comună. Viața pe Pământ a început acum aproximativ 3,8 miliarde de ani, dar codul genetic a apărut probabil cu circa 800 de milioane de ani mai târziu. Oamenii de știință încă dezbat cum a avut loc această tranziție.
Dipeptidele, cheia înțelegerii?
Studiul sugerează că proteomul poate deține indicii importante despre etapele timpurii ale dezvoltării codului genetic. Considerate ca blocuri structurale timpurii, dipeptidele par să fi jucat un rol crucial în acest proces. 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. Descoperirile au arătat modul în care sintetazele și ARNt-urile au evoluat împreună pe măsură ce aminoacizii au fost încorporați în codul genetic.
„Am constatat că rezultatele sunt congruente”, a explicat Caetano-Anolles. „În acest caz, am examinat trei surse de informații: domeniile proteice, ARNt-urile și secvențele de dipeptide. Toate trei dezvăluie aceeași progresie a aminoacizilor adăugați la codul genetic într-o ordine specifică.” Cercetarea a identificat, de asemenea, o simetrie izbitoare în perechile de dipeptide.
Sincronizare și implicații
Studiul a scos la iveală o sincronizare neașteptată în apariția perechilor dipeptidă și anti-dipeptidă. „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,” a adăugat specialistul.
Înțelegerea modului în care a evoluat codul genetic ar putea oferi noi perspective asupra originilor vieții și ar putea susține progresele în domenii precum biologia sintetică, cercetarea biomedicală și ingineria genetică.
Sursa: Descopera
