研究人員探索了金屬結合蛋白在數十億年中的演變。針對生物學中最深刻的未解之謎之一，一個由羅格斯大學領導的團隊發現了蛋白質的結構，這些蛋白質可能是古代地球“原始湯”中生命的起源。該研究發表在《科學進展》雜誌上。
研究人員探討了原始生命可能是如何從簡單的、非生命的材料中在我們的星球上起源的。他們問道，什麼屬性定義了我們所知的生命，並得出結論，任何有生命的東西都需要從太陽或熱液噴口等來源收集和使用能量。
在分子方面，這將意味着“洗刷”電子的能力是生命的首要條件。由於電子轉移的最佳元素是金屬，而大多數生物活動是由蛋白質進行的，研究人員決定探索這兩者的結合–即結合金屬的蛋白質。
他們比較了所有現有的結合金屬的蛋白質結構，以確定任何共同的特徵，其前提是這些共同的特徵存在於祖先的蛋白質中，並被多樣化和傳承下來，創造了我們今天看到的一系列蛋白質。
蛋白質結構的進化需要了解新的褶皺是如何從先前存在的褶皺中產生的，因此研究人員設計了一種計算方法，發現目前存在的絕大多數金屬結合蛋白在某種程度上是相似的，無論它們結合的金屬類型、來自何種生物體或賦予整個蛋白質的功能。
“我們看到現有蛋白質的金屬結合核心確實是相似的，即使蛋白質本身可能不是，”該研究的主要作者、羅格斯大學-新不倫瑞克分校生物化學和微生物學系的教授Yana Bromberg說：“我們還看到，這些金屬結合核心往往是由重複的子結構組成的，有點像樂高積木。奇怪的是，在蛋白質的其他區域也發現了這些‘積木’，不僅僅是金屬結合核心，而且在我們的研究中沒有考慮的許多其他蛋白質中也有。我們的觀察表明，這些‘小積木’的重新排列可能有一個或少量的共同祖先，併產生了目前可用的全部蛋白質及其功能–也就是說，產生了我們所知的生命。”
Bromberg說：“我們對這個星球上的生命是如何產生的信息非常少，而我們的工作提供了一個以前沒有的解釋。”他的研究重點是破譯生命分子機制的DNA藍圖。“這種解釋也可能有助於我們尋找其他行星和行星體上的生命。我們對特定結構構件的發現也可能與合成生物學的努力有關，在合成生物學中，科學家旨在重新構建特定的活性蛋白質。”