Indicii despre originea codului genetic, un mister vechi de miliarde de ani, ar putea fi ascunse în mici fragmente de proteine, conform unui nou studiu. Cercetările efectuate de Universitatea Illinois Urbana-Champaign sugerează o legătură surprinzătoare între cele mai simple unități constitutive ale proteinelor și modul în care informația genetică a început să funcționeze. Descoperirea deschide noi căi de înțelegere a unuia dintre cele mai fundamentale procese ale vieții.

Genele, ca niște manuale de instrucțiuni, stochează informația necesară pentru ca celulele să se construiască, să se repare și să se reproducă. Modul în care acest sistem a apărut inițial rămâne o provocare pentru oamenii de știință. Noul studiu propune o abordare diferită, concentrându-se nu pe ADN, ci pe unitățile de bază ale proteinelor: dipeptidele, formate din doi aminoacizi legați printr-o legătură peptidică.

O abordare filogenomică inovatoare

Profesorul Gustavo Caetano-Anolles, autorul principal al studiului, este specialist în filogenomică, disciplina care studiază evoluția genomilor. Echipa sa a analizat date despre domeniile proteice, unități structurale ale proteinelor, și ARN-ul de transfer (ARNt), care transportă aminoacizii către ribozomi. Rezultatele au arătat o aliniere strânsă între modelele evolutive ale acestor elemente și dipeptide, sugerând o istorie comună.

Viața pe Pământ a început acum aproximativ 3,8 miliarde de ani, dar codul genetic a apărut cu circa 800 de milioane de ani mai târziu. Oamenii de știință dezbat încă tranziția. Echipa lui Caetano-Anolles sugerează că proteinele au fost primele. Acestea ar fi funcționat ca blocuri structurale inițiale.

Codul genetic stochează informația în acizi nucleici (ADN și ARN), în timp ce codul proteic determină funcțiile celulare. Aminoacil-ARNt sintetazele sunt responsabile pentru atașarea aminoacizilor corecți la moleculele de ARNt. Această precizie menține integritatea codului genetic. Studiul sugerează că proteomul, ansamblul de proteine dintr-un organism, poate oferi indicii despre etapele timpurii ale dezvoltării codului genetic.

Sincronizare și simetrie în evoluția dipeptidelor

Echipa de cercetători a analizat 4,3 miliarde de secvențe de dipeptide din 1.561 de proteomuri aparținând celor trei domenii principale ale vieții: Archaea, Bacteria și Eukarya. Au construit o cronologie evolutivă a dipeptidelor.

Studiul a identificat o simetrie remarcabilă în perechile de dipeptide. Fiecare dipeptidă constă din doi aminoacizi, cum ar fi alanină-leucină (AL), în timp ce omologul său, numit anti-dipeptidă, inversează ordinea: leucină-alanină (LA). „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.

Descoperirea ar putea oferi noi perspective asupra originilor vieții și ar putea ajuta la progrese în domenii precum biologia sintetică și cercetarea biomedicală. Cercetările continuă pentru a înțelege mai bine modul în care codul genetic a apărut și a evoluat.