Израильские ученые нашли древний белок-амбидекстр, который нарушает правила биологи

Ученые Еврейского университета нашли белковую структуру, которая связывается и с естественными, и с зеркальными ДНК и РНК. Возможно, эти свойства белка помогут понять самое начало земной жизни.

Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition.

В работе приняли участие ученые из Института Вейцмана и Института наук о Земле и жизни, Токио.

Подобно человеческим рукам, многие биомолекулы существуют либо в "правосторонних", либо в "левосторонних" формах, которые являются зеркальными отражениями друг друга. Жизнь на Земле имеет сильное предпочтение молекулярной левосторонности: белки состоят из левосторонних аминокислот, а нуклеиновые кислоты состоят из правосторонних сахаров. Это приводит в обоих случаях к закручиванию спиралей молекул по часовой стрелке.

Это явление, называемое гомохиральностью, является фундаментальным свойством земной биологии. За редкими исключениями, зеркальное изменение биомолекулы приводит к тому, что она уже не может взаимодействовать с обычной земной жизнью. Этот факт привел к давнему мнению, что зеркальные белки не могут выполнять свою обычную биологическую функцию.

Но новое исследование поставило под сомнение это предположение. Ученые показали, что древняя и широко распространенная структура белка, называемая мотивом "спираль-шпилька-спираль" (HhH – helix-hairpin-helix), работоспособна как в левосторонней, так и в правосторонней форме.

В своем естественном состоянии мотив HhH связывает белок с ДНК и РНК, но ученые обнаружили, что искусственно созданный зеркальный белок с тем же мотивом HhH тоже связывается с ДНК и РНК. Это явление ученые называют функциональной "амбидекстрией". Они приводят такой пример: мотив HhH похож на перчатку, которая плотно прилегает к обеим рукам. Ученые показали, что белок-амбидекстр может связываться как с естественными, так и с зеркальными нуклеиновыми кислотами. О подобном белке до сих пор никогда не сообщалось.

Это исследование имеет далеко идущие последствия и для синтетической биологии, и для понимания происхождения жизни. Ученые предполагают, что им удалось заглянуть в самое начало формирования жизни на Земле. Когда миллиарды лет назад природа только определялась из каких молекул – левосторонних или правосторонних – будет развиваться жизнь, возможно, происходил своего рода естественный отбор, в котором победили сегодняшние левосторонние биомолекулы.