НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    КАРТА САЙТА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ

17.03.2014

Прионоподобные белки были предками ферментов

Небольшие пептиды, способные к слипанию друг с другом, могли выполнять каталитическую функцию ещё до появления настоящих ферментов, пишет NewScientist.

Пространственная схема альцгеймерического пептида с молекулами воды внутри (обозначены синим) (иллюстрация Manuel C.; Dr. Peitsch)
Пространственная схема альцгеймерического пептида с молекулами воды внутри (обозначены синим) (иллюстрация Manuel C.; Dr. Peitsch)

Все процессы в клетке, от обслуживания генетической информации до получения энергии, зависят от ферментов. К ферментам относится львиная доля белков, и молекулы их устроены довольно сложно: они состоят из не менее чем 100 аминокислот, собранных в определённую последовательность, благодаря которой у фермента появляется уникальная пространственная структура. Эта пространственная структура организована таким образом, чтобы точно соответствовать субстрату — веществу, с которым фермент проделывает некие химические манипуляции.

Но как появились ферменты? Понятно, что информация о них записывалась в наследственной молекуле, но с чего-то же должно было начаться развитие этих сложноустроенных белков? Можно, конечно, предположить, что фермент мог появиться в первичном супе сразу как есть, подобно Афине Палладе из головы Зевса, но, как и в случае с Афиной, возникновение готового фермента с правильной последовательностью и с подогнанной под определённую функцию пространственной структурой кажется слишком невероятным.

Однако всё могло начаться с гораздо более простых каталитических предшественников, которые можно сравнить с нынешними амилоидными прионоподобными комплексами, вызывающими целый спектр нейродегенеративных болезней. Амилоидные пептиды, во-первых, довольно небольшие, не более нескольких десятков аминокислот; во-вторых, слипаясь друг с другом, они могут приобретать пространственную структуру, и процесс этот происходит так же, как у больших белков.

По мысли Ивана Корендовича (Ivan V. Korendovych) и его коллег из Сиракузского университета (США), такие амилоиды могли бы стать подготовительным этапом перед формированием настоящих сложноустроенных ферментов. Представим себе первичный суп с аминокислотами, которые могут как угодно соединяться друг с другом. Большой белок с каталитическими функциями в этом супе вряд ли появится, но вот короткие пептиды, которые могут слипаться друг с другом, — вполне. То есть такие пептиды могут возникнуть с намного большей вероятностью. Но вот они появились и самопроизвольно слиплись друг с другом в сложный пространственный комплекс. Может ли такой комплекс сработать как катализатор какой-нибудь реакции?

Чтобы выяснить это, исследователи синтезировали семь склонных к амилоидообразованию пептидов по семь аминокислот в каждом, после чего позволили этим пептидам слипнуться (каждый в пределах собственного вида). В реакционную смесь добавляли также ионы цинка, которые часто помогают в ферментативных реакциях.

В журнале Nature Chemistry авторы пишут, что четыре из семи пептидов, слипшись, проявили каталитические свойства: они могли расщеплять эфиры. То есть такие пептиды вполне могли быть предками настоящих ферментов, и вероятность их появления была намного выше, и катализировать реакцию они в принципе могли. Заметим, что семиаминокислотные пептиды, которые использовались в работе, были намного короче нынешнего альцгеймерического бета-амилоидного пептида, состоящего из 36–43 аминокислот. Однако главная черта у них общая: и те и другие могут самопроизвольно слипаться в большие надмолекулярные комплексы. (Тут, конечно, было бы интересно выяснить, не могут ли и альцгеймерические бляшки тоже что-нибудь катализировать.)

Правда, некоторые скептики, признавая остроумность гипотезы авторов «амилоидной истории катализа», тем не менее указывают на то, что в те дремучие времена ионы цинка были всё же относительно редкими по сравнению с ионами никеля и железа. Поэтому хорошо бы тот же опыт повторить и с этими металлами, чтобы хотя бы чуть-чуть приблизиться к древнейшим условиям возникновения жизни на Земле.

Кирилл Стасевич


Источники:

  1. compulenta.computerra.ru

Антиплагиат РГСУ



«Альтернативная история» белков проливает свет на роль случайности в эволюции

Медузы тоже умеют спать

Можно ли повысить шансы на удачную мутацию?

Учёным впервые удалось успешно заморозить (и разморозить) зародыш рыбы

Новое древо жизни включит «симбиомов» как отдельные организмы

Предок энтерококков появился 450 миллионов лет назад

Эксперимент на улитках подтвердил классическую идею о «двойной цене самцов»

Генетики строят родословное древо архей

Одноклеточные существа изобрели гарпунные пулеметы

Раскрыт один из секретов тихоходок

Обнаружены гигантские вирусы с расширенным репертуаром генов для синтеза белка

Первые шаги земной жизни




© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://biologylib.ru/ 'BiologyLib.ru: Библиотека по биологии'

Рейтинг@Mail.ru