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                生命♀的起源:先有蛋白质还是先有氨基酸?
                日期:2020年08月07日 10:59     

                  那些大约在37亿年前出现在地球上最早的蛋白质是什么样的?
                  近日,快三彩票平台家们试图解答了∞这一问题。以色列魏茨曼快三彩票平台研ω 究所的Dan Tawfik教授和耶路撒①冷希伯来大学的Norman Metanis教授重建了蛋白※质序列,它们很可能与现代蛋白质的祖先非常相似。研究结果提出了这些原始蛋白质进化成活体细胞的一种可能性。该研究已发表在《美国国家快三彩票平台院院刊」(PNAS)》上。
                  细胞遗传物质编码的蛋白质相当于活体细胞中的螺丝、弹簧和齿轮等所有运转部件█。但是,我们认为第一种蛋白质早于细胞出现,因此也就早于我们已知的生命出现。现代蛋白质由20种不同的氨基酸组ω成,它们都是构造蛋白质所必需的,并且全部◣以高分子聚合物的形式排列——一种长的链状分ω 子,其中每种氨基酸的位置对于蛋白质的功能至关重◎要。但是,关于最早的蛋白质是如何产生的却存在一个悖论。因为制造蛋白质所需的氨基酸本身是由其他⌒ 蛋白质(酶)产生。这是一个鸡生蛋还是蛋生鸡的问题,到目前为止,它只是部分解▼答了这一问题。
                  快三彩票平台家们认为,真正〗最早的蛋白质源于较短的名为肽的㊣蛋白质片段。这些】肽原本是原始化学汤中自发产生的氨基酸的粘性组装。然后,短链肽会彼此◎结合,随着时◣间的流逝,形成了具有某种作用的蛋白质。
                  氨基╳酸的自发产生早在1952年就已经被证明,Miller和Urey在这项著名的实验中,复制了人们认为存在于地球生命之前的条件,并增加了可能来自闪电或火山的能量。研究表明在合适的条件下★氨基酸可以在没有酶或任何其他活体生物机制的情况下形成ㄨ,这表明氨基酸是在酶这只“鸡”出现之前的“蛋”。
                  魏茨曼快三彩票平台研究所生物分子快三彩票平台系的Tawfik说,这一切都●很好,但是,该实验及后续的每个实验都缺少某种重要的氨基酸类型,比如携带正电荷的精氨酸之类和⊙赖氨酸。这些氨基酸对现代蛋白质特别重要,因为它们与♀DNA和RNA相互作用,而DNA和RNA都带有净负电荷。
                  如今,RNA被认为是既可以携带信息又可以复制自身的原始分子,因此从理论上讲,与带正◣电荷的氨基酸接触对于活体细胞进一步发育是必不可少的。
                  但是,在Miller和Urey的实验中出现了一种带正电荷的氨基酸,即一种↘名为鸟氨酸的氨基酸,这种氨基酸被发现存在于精氨酸产生的中间步骤,但其本身并不用于制造蛋白质。因此,研究团队提出疑问:鸟氨酸是否就是那些祖先蛋▃白质中缺少的ξ氨基酸?为此,他们设计了一项实验来检验这个假设。
                  快三彩票平台家们从一个与DNA和RNA结合ξ 的家族中相对简单的蛋白质开始,运用系统发育的方法来推断祖先蛋白质的序列。该蛋白质原本富含正电荷(64个氨基酸∮中的14个为精氨酸或赖氨酸)。接下来,他们创造了合成蛋白,鸟氨酸取代了这些氨基》酸成为正电荷载体。
                  基于鸟氨酸的蛋白质能够与DNA较弱←地结合。然而,在Metanis的实验室中,研究人员发现简单的化学反应可以将鸟氨酸转化为精氨酸╱。这些化学反应能够在某种条件〒下发生,它存在于最初的蛋白质在地球上→出现之前。随着越来越多的鸟氨酸转化为精氨酸,蛋白质越来越类似于∏现代蛋白质,并以更强且更具选择性的方式与DNA结合。
                  快三彩票平台家们还发现,在RNA存在的情况下,肽的古老形式会进行相分离,就像油滴在水中一样,这一步骤随后会导致自组装和“部门化”。 Tawfik说,这表明这种蛋白质▲与RNA一起可以形成原始细胞,真正的∞活细胞可能就是从原始细胞进化而来的。
                论文链接:https://www.pnas.org/content/early/2020/06/18/2001989117

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