Биологи воссоздали фермент бактерии, существовавший 3,4 миллиарда лет назад

Немецкие биологи провели уникальный эксперимент. Они восстановили фермент, который существовал в живых организмах 3,4 миллиарда лет назад. А затем поместили его в обычную кишечную палочку, которая стала синтезировать древний белок.

В статье, опубликованной в журнале Cell Chemical Biology, поясняют, что биохимические реакции в живых организмах катализируют белковые ферменты. Они в тысячи раз ускоряют процесс таких реакций, но делают это очень «выборочно», практически все ферменты катализируют только «свою» определенную реакцию. Но это нынешние реалии, сформировавшиеся миллиардами лет эволюции. А как было на заре зарождения жизни на планете — попыталась понять команда биологов под руководством Рейнхарда Штернера.

В научных кругах бытует мнение, что изначально ферменты были менее эффективны, но гораздо более универсальны. То есть могли катализировать много различных реакций, «работать» с широким спектром реагентов. Но при этом, что логично, были более «медленными».

Один из таких древних ферментов — триптофансинтетазу (TS). С его помощью проходит синтез одной из важных аминокислот. Ученые сравнили последовательности ДНК в кодирующих TS генах различных видов современных бактерий. И выделили ген, который с высокой долей вероятности был у общего предка этих бактерий. Такой предок, предположительно, существовал более трех миллиардов лет назад.

Полученный ген команда Штернера внесла в геном кишечной палочки, которая стала синтезировать древний белок. Ученые впервые смогли наблюдать за работой «ископаемого» фермента. И были немало удивлены. Оказалось, что фермент очень быстро адаптировался и стал функционировать ничуть не хуже своих современных «собратьев». Фермент проявил себя как специфичный и эффективный. Поэтому авторы исследования предположили, что белки эволюционировали гораздо быстрее, чем принято считать. То есть общий предок современных бактерий мог функционировать за счет ферментов более-менее современного вида.

Также биологи отметили устойчивость древней TS к высоким температурам. Это во многом подтверждает теорию о том, что изначально жизнь зародилась в горячих геотермальных источниках.