Utilizando métodos de química cuántica, un equipo de investigadores dirigido por el Dr. Matthias Granold y el profesor Bernd Moosmann del Instituto de Patobioquímica de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz resolvió uno de los acertijos más antiguos de la bioquímica. Descubrieron por qué hay 20 aminoácidos que se formanLa base de toda la vida actual, a pesar de que los primeros 13 aminoácidos generados con el tiempo habrían sido suficientes para formar un repertorio completo de las proteínas funcionales requeridas. El factor decisivo es la mayor reactividad química de los aminoácidos más nuevos en lugar de su estructura espacial.En su publicación en la revista PNAS , los investigadores con sede en Mainz también postulan que fue el aumento de oxígeno en la biosfera lo que provocó la adición de aminoácidos suplementarios a la caja de herramientas de proteínas.
Toda la vida en la Tierra se basa en 20 aminoácidos, que se rigen por el ADN para formar proteínas. En el ADN heredado, siempre son tres bases de ADN secuenciales, o codones, que se combinan para "codificar" uno de estos 20aminoácidos. La red resultante de codones es lo que se conoce como el código genético. "Los investigadores han estado perplejos durante décadas por qué la evolución ha seleccionado estos 20 aminoácidos para la codificación genética", dijo el profesor Bernd Moosmann. "La presencia del último y más nuevosiete aminoácidos es particularmente difícil de explicar, porque las proteínas adecuadas y funcionales se pueden ensamblar usando solo los primeros y más antiguos 10 a 13 aminoácidos ".
En un nuevo enfoque, los investigadores compararon la química cuántica de todos los aminoácidos utilizados por la vida en la Tierra con la química cuántica de los aminoácidos del espacio, introducidos en meteoritos, así como con la de las biomoléculas de referencia modernas. Descubrieron quelos aminoácidos más nuevos se habían vuelto sistemáticamente más blandos, es decir, más fácilmente reactivos o propensos a sufrir cambios químicos ". La transición de la química muerta en el espacio a nuestra propia bioquímica aquí hoy estuvo marcada por un aumento en la suavidad y, por lo tanto, una mayor reactividad", explicó Moosmann. Los investigadores pudieron verificar los resultados de sus cálculos teóricos en experimentos bioquímicos. Los aspectos funcionales también deben haber desempeñado un papel importante con respecto a los aminoácidos más recientes, ya que estos recién llegados apenas exhiben ventajas particulares cuandose trata de construir estructuras de proteínas.
Sin embargo, el problema seguía siendo por qué los aminoácidos blandos se agregaron a la caja de herramientas en primer lugar. ¿Con qué se suponía que reaccionaban estos aminoácidos fácilmente reactivos? Sobre la base de sus resultados, los investigadores concluyen que al menosAlgunos de los nuevos aminoácidos, especialmente la metionina, el triptófano y la selenocisteína, se agregaron como consecuencia del aumento en los niveles de oxígeno en la biosfera. Este oxígeno promovió la formación de radicales libres tóxicos, que exponen a los organismos y células modernos a células masivas.estrés oxidativo. Los nuevos aminoácidos experimentaron reacciones químicas con los radicales libres y, por lo tanto, los eliminaron de manera eficiente. Los nuevos aminoácidos oxidados, a su vez, fueron fácilmente reparables después de la oxidación, pero protegieron otras estructuras biológicas más valiosas, que sonno reparable, a partir del daño inducido por el oxígeno. Por lo tanto, los nuevos aminoácidos proporcionaron a los antepasados remotos de todas las células vivas una ventaja de supervivencia muy real que les permitióEm para tener éxito en el nuevo mundo más oxidante y "valiente" de la Tierra."Con esto en vista, podríamos caracterizar el oxígeno como el autor que agrega el toque final al código genético", afirmó Moosmann.
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Materiales proporcionado por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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