Des chercheurs ont exploré l’évolution des protéines liant les métaux au cours de milliards d’années.
Une équipe dirigée par Rutgers a découvert la structure de protéines qui pourraient être responsables de l’origine de la vie dans la soupe primordiale de la Terre ancienne, répondant ainsi à l’une des questions les plus profondes de la biologie.
L’étude est publiée dans le journal Science Advances.
Les chercheurs ont exploré comment la vie primitive a pu naître sur notre planète à partir de matériaux simples et non vivants. Ils se sont demandé quelles propriétés définissent la vie telle que nous la connaissons et ont conclu que toute forme de vie aurait dû collecter et utiliser de l’énergie, provenant de sources telles que le soleil ou les cheminées hydrothermales.
En termes moléculaires, cela signifie que la capacité à échanger des électrons est essentielle à la vie. Étant donné que les meilleurs éléments pour le transfert d’électrons sont les métaux (pensez aux fils électriques standard) et que la plupart des activités biologiques sont réalisées par des protéines, les chercheurs ont décidé d’explorer la combinaison des deux, c’est-à-dire les protéines qui lient les métaux.
Une équipe dirigée par Rutgers a découvert la structure de protéines qui pourraient être responsables des origines de la vie dans la soupe primordiale de l’ancienne Terre, répondant ainsi à l’une des questions les plus profondément sans réponse en biologie. Crédit : Rutgers
Ils ont comparé toutes les structures de protéines existantes qui lient des métaux pour établir les caractéristiques communes, en partant du principe que ces caractéristiques partagées étaient présentes dans les protéines ancestrales et qu’elles ont été diversifiées et transmises pour créer la gamme de protéines que nous voyons aujourd’hui.
L’évolution des structures protéiques implique de comprendre comment de nouveaux plis sont apparus à partir de plis existants. Les chercheurs ont donc conçu une méthode de calcul qui a permis de constater que la grande majorité des protéines de liaison aux métaux actuellement existantes sont assez similaires, quel que soit le type de métal auquel elles se lient, l’organisme dont elles proviennent ou la fonctionnalité attribuée à la protéine dans son ensemble.
“Nous avons constaté que les noyaux de liaison aux métaux des protéines existantes sont effectivement similaires, même si les protéines elles-mêmes ne le sont pas”, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Yana Bromberg, professeur au département de biochimie et de microbiologie de l’université Rutgers (New Brunswick). “Nous avons également constaté que ces noyaux de liaison métallique sont souvent constitués de sous-structures répétées, un peu comme des blocs LEGO. Curieusement, ces blocs ont également été trouvés dans d’autres régions des protéines, pas seulement dans les noyaux de liaison aux métaux, et dans de nombreuses autres protéines qui n’ont pas été prises en compte dans notre étude. Notre observation suggère que des réarrangements de ces petits blocs de construction pourraient avoir eu un seul ou un petit nombre d’ancêtres communs et avoir donné naissance à toute la gamme de protéines et à leurs fonctions qui sont actuellement disponibles – c’est-à-dire à la vie telle que nous la connaissons.”
“Nous avons très peu d’informations sur la façon dont la vie est apparue sur cette planète, et notre travail apporte une explication jusqu’alors indisponible”, a déclaré Bromberg, dont les recherches se concentrent sur le décryptage de la… ADN de la machinerie moléculaire de la vie. “Cette explication pourrait aussi potentiellement contribuer à notre recherche de la vie sur d’autres planètes et corps planétaires. Notre découverte des blocs de construction structurels spécifiques est également potentiellement pertinente pour les efforts de biologie synthétique, où les scientifiques visent à construire à nouveau des protéines spécifiquement actives.”
Référence : “La quantification des relations structurelles des sites de liaison aux métaux suggère les origines du transfert biologique d’électrons” 14 janvier 2022, Science Advances.
L’étude, financée par NASA, comprenait également des chercheurs de l’Université de Buenos Aires.
