Ilmuwan Mengidentifikasi Protein Awal Kehidupan

Para peneliti telah merancang protein kecil sintetis yang membungkus inti logam yang terdiri dari besi dan belerang. Protein ini dapat berulang kali diisi dan dibuang, memungkinkannya untuk mengirim ulang elektron dalam sel. Peptida seperti itu mungkin ada pada awal kehidupan, memindahkan elektron dalam siklus metabolisme awal. Kredit: Vikas Nanda / Rutgers University-New Brunswick

Peptida primordial mungkin muncul 4 miliar tahun yang lalu.

Bagaimana kehidupan muncul di Bumi? Peneliti Rutgers telah menemukan di antara yang pertama dan mungkin hanya bukti kuat bahwa katalis protein sederhana – yang penting untuk sel, struktur dasar kehidupan, yang fungsional - mungkin ada ketika kehidupan dimulai.

Pada akhir 1980-an dan awal 1990-an, ahli kimia Günter Wächtershäuser mempostulatkan bahwa kehidupan dimulai pada bebatuan yang mengandung besi dan belerang di lautan. Wächtershäuser dan lainnya meramalkan bahwa peptida pendek akan mengikat logam dan berfungsi sebagai katalis kimia yang menghasilkan kehidupan, menurut rekan penulis studi Vikas Nanda, seorang profesor di Sekolah Kedokteran Robert Wood Johnson di Rutgers.

DNA manusia terdiri dari gen yang mengkode protein yang beberapa ratus hingga beberapa ribu asam amino. Protein kompleks ini - dibutuhkan untuk membuat semua makhluk hidup berfungsi dengan baik - adalah hasil dari milyaran tahun evolusi. Ketika kehidupan dimulai, protein mungkin jauh lebih sederhana, mungkin hanya 10 hingga 20 asam amino. Dengan pemodelan komputer, para ilmuwan Rutgers telah mengeksplorasi bahwa peptida awal mungkin tampak seperti dan kemungkinan fungsi kimia mereka, menurut Nanda.

Para ilmuwan menggunakan komputer untuk memodelkan protein 12 asam amino pendek dan mengujinya di laboratorium. Peptida ini memiliki beberapa fitur yang mengesankan dan penting. Ia hanya mengandung dua jenis asam amino (dari 20 asam amino yang mensintesis jutaan protein berbeda yang dibutuhkan untuk fungsi tubuh tertentu), ia sangat pendek dan dapat muncul secara spontan di Bumi awal dalam kondisi yang tepat. Gugus logam di inti peptida ini menyerupai struktur dan kimia mineral besi-belerang yang melimpah di samudra bumi awal. Peptida juga dapat mengisi dan melepaskan elektron berulang kali tanpa berantakan, menurut Nanda, seorang anggota fakultas di Pusat Teknologi dan Kedokteran Lanjut.

"Protein modern yang disebut ferredoxin melakukan ini, mengarahkan elektron di sekitar sel untuk meningkatkan metabolisme. Peptida primordial seperti yang kami pelajari mungkin memiliki fungsi serupa dalam asal usul kehidupan." kata Profesor Paul G. Falkowski, yang memimpin Biologi Lingkungan dan Laboratorium Ekologi Molekuler Rutgers.

Tujuan penelitian ini untuk memahami bagaimana katalis protein berevolusi pada awal kehidupan, menganalisis potensi peptida primordial dan terus mengembangkan molekul lain yang mungkin memainkan peran kunci dalam asal usul kehidupan.

Dengan komputer, para ilmuwan Rutgers telah menghancurkan dan membedah hampir 10.000 protein dan menunjukan empat "Lego kehidupan" struktur kimia inti yang dapat disusun untuk membentuk protein yang tak terhitung di dalam semua organisme. Peptida primordial kecil ini mungkin merupakan konstruksi pertama dari konstruksi kehidupan yang lebih panjang, dan para ilmuwan sekarang dapat menjalankan eksperimen tentang bagaimana peptida tersebut mungkin berfungsi dalam kimia awal kehidupan.

Sumber:

https://www.sciencedaily.com