Indicii despre originea codului genetic ar putea fi ascunse în fragmente minuscule de proteine, sugerând o cale structurată și sincronizată spre primele sisteme moleculare ale vieții. Un nou studiu efectuat de cercetători de la Universitatea Illinois Urbana-Champaign sugerează că răspunsul la această întrebare fundamentală ar putea fi găsit nu în ADN-ul propriu-zis, ci în unitățile constitutive ale proteinelor.
Misterul complex al originii vieții
Genele funcționează ca un manual de instrucțiuni pentru viață, stocând informațiile necesare pentru ca celulele să se construiască, să se repare și să se reproducă. Oamenii de știință încă dezbat modul în care acest sistem a apărut inițial. Studiul recent adoptă o abordare diferită, concentrându-se pe dipeptide, unități simple formate din doi aminoacizi legați printr-o legătură peptidică.
Profesorul Gustavo Caetano-Anolles, autorul corespondent al studiului și specialist în filogenomică, explică: „Am descoperit că originea codului genetic este legată în mod misterios de compoziția dipeptidică a unui proteom, ansamblul de proteine dintr-un organism”. Echipa sa a creat hărți evolutive ale domeniilor proteice și ale ARN-ului de transfer (ARNt), care transportă aminoacizii către ribozomi în timpul producției de proteine.
Dipeptidele, cheia decodării codului genetic?
Cercetătorii au analizat 4,3 miliarde de secvențe de dipeptide din 1.561 de proteomuri aparținând celor trei domenii principale ale vieții: Archaea, Bacteria și Eukarya. Analiza lor a arătat că modelele evolutive ale domeniilor proteice, ale ARNt-ului și ale dipeptidelor se aliniază strâns, sugerând o istorie comună. Viața pe Pamânt a început acum aproximativ 3,8 miliarde de ani, dar codul genetic a apărut probabil cu circa 800 de milioane de ani mai târziu.
Conform cercetătorilor, proteomul ar putea deține indicii importante despre etapele timpurii ale dezvoltării codului genetic. Dipeptidele par să fi fost deosebit de importante ca blocuri structurale timpurii. Echipa a demonstrat că sintetazele și ARNt au evoluat împreună pe măsură ce aminoacizii au fost încorporați în codul genetic. Adăugând dipeptidele în analiză, cercetătorii au testat dacă acest model se menține la un alt nivel de organizare biologică.
O simetrie uimitoare în evoluția proteinelor
Studiul a identificat o simetrie izbitoare în perechile de dipeptide. Fiecare dipeptidă constă din doi aminoacizi, ca alanină-leucină (AL), în timp ce omologul său, numit anti-dipeptidă, inversează ordinea: leucină-alanină (LA). „Am găsit ceva remarcabil: majoritatea perechilor dipeptidă și anti-dipeptidă au apărut foarte aproape una de cealaltă pe cronologia evolutivă. Această sincronizare a fost neașteptată”, a explicat Caetano-Anolles.
Înțelegerea modului în care a evoluat codul genetic oferă perspective asupra originilor vieții și sprijină progresele în domenii precum biologia sintetică, cercetarea biomedicală și ingineria genetică. Rezultatele studiului sugerează că dipeptidele apăreau codificate în catene complementare de genomuri de acid nucleic, probabil ARNt-uri minimaliste care interacționau cu enzime primordiale.
