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PNAS:生命源于蛋白獲新證

來源:生物通 作者: 2013-4-12
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摘要: 生命之初是先有蛋白還是先有RNA。佛羅里達州立大學醫學院的結構生物學家,為生命源于蛋白的理論提供了新證據,有助于人們進一步理解地球上的生命起源過程。人們普遍認為,在約四十億年前的地球上可能存在著10種氨基酸。現在佛羅里達州立大學醫學院的MichaelBlaber教授領導了一項研究指出,這些氨基酸可以在高鹽環境下形成......


生命之初是先有蛋白還是先有RNA?佛羅里達州立大學醫學院的結構生物學家,為生命源于蛋白的理論提供了新證據,有助于人們進一步理解地球上的生命起源過程。

人們普遍認為,在約四十億年前的地球上可能存在著10種氨基酸。現在佛羅里達州立大學醫學院的Michael Blaber教授領導了一項研究指出,這些氨基酸可以在高鹽環境下形成可折疊的蛋白。而這些可折疊的蛋白,將能為地球上出現的首個生命提供代謝活性。文章發表在美國國家科學院院刊PNAS雜志上。

生命起源是無生命分子形成生命系統的過程。地球上的第一個生命應該是微觀的,它必須能夠進行自我復制,還要能適應當時的環境條件。“目前關于生命起源的普遍觀點是,第一個生命源自高溫環境中的RNA,”Blaber說。“而我們的數據顯示,高鹽環境下的蛋白可能才是生命之源。”

目前科學家們普遍接受的理論是“RNA起源”假說,即RNA是第一個生命分子。但Blaber的研究顯示,簡單化學過程所產生的氨基酸,能夠形成復雜的可折疊蛋白,這為“蛋白起源”理論提供了支持。

此外,高溫環境被普遍認為是生命起源的溫床。“一般人們認為高鹽環境需要生物去適應,不是生命的起源地,”Blaber說。“不過我們的研究顯示,以蛋白為基礎的生命起源需要高鹽環境。”

蛋白要能夠執行功能支持生命,就必須折疊成為特定的結構。蛋白通過折疊形成球狀,由此與其他蛋白相互作用,執行特殊的化學反應。在此基礎上,生命才能夠適應和利用給定環境。Blaber指出,在生命起源之初,蛋白需要適應周圍的環境,也就是說它們必須能夠折疊。

現在,我們體內的蛋白由二十種通用氨基酸組成。其中十種氨基酸生成于生物合成途徑,而另外十種可以直接由化學反應合成。這些來自于化學反應的氨基酸,不依賴于生物合成途徑(或生命系統),因此也被稱為prebiotic氨基酸。在生物合成途徑出現之前,蛋白可以由這些prebiotic氨基酸組成。 

研究人員使用特殊技術(top-down symmetric deconstruction),希望用十種prebiotic氨基酸組成特定的短肽,并通過短肽自發裝配成為可折疊的復雜蛋白結構。最后,他們成功用十二個氨基酸合成了可折疊的蛋白,這些蛋白呈酸性,且需要高鹽環境來進行折疊。

Blaber指出,在生命起源的過程中,高鹽環境和蛋白形成可能很重要,而這項研究使它們重新回到了相關領域的舞臺中心。

 

(生物通編輯:葉予)


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