חוליה אבולציונית חסרה התגלתה בפטריה פרימיטיבית

מדענים מאוניברסיטת פורדיו חקרו את המבנה התלת-מימדי של חלבון פטרייתי הקשור למולקולת רנ”א והגיעו למסקנה כי מדובר באחת מהחוליות האבולוציוניות החסרות במעבר מעידן הרנ”א לעידן הדנ”א

מדענים מאוניברסיטת פורדיו חקרו את המבנה התלת-מימדי של חלבון פטרייתי הקשור למולקולת רנ”א והצליחו להגיע למסקנה כי מדובר באחת מהחוליות האבולוציוניות החסרות במעבר מעידן הרנ”א לעידן הדנ”א.

לפי התיאוריות השכיחות כיום, החיים החלו עם עידן הרנ”א. בזמן זה, המולקולה שיכלה לשכפל את עצמה היתה מולקולת הרנ”א, ולא מולקולת הדנ”א השכיחה כיום. הרנ”א הקדום היה מסוגל לשכפל את עצמו וגם לבצע ריאקציות כימיות בדומה לחלבונים. בשלב מסויים, הרנ”א התפתח והצליח להביא ליצירת חלבונים. אותם חלבונים הפכו להיות אחראים על ביצוע הריאקציות הכימיות שהיו בעבר תפקידה הבלעדי של מולקולת הרנ”א. לפי אלן לאמבוויץ, מנהל המכון לביולוגיה תאית ומולקולרית באוניברסיטת טקסס, החוקרים הצליחו לגלות את אחד מאותם חלבוני-מעבר, המשתפים פעולה עם הרנ”א ומסייעים לה בביצוע ריאקציות כימיות שונות.

“עכשיו אנחנו יכולים לראות איך רנ”א התקדם והתחיל לשתף פעולה עם חלבונים,” הוא אומר. “זה היה צעד חשוב ביותר, שלא התגלה עד עתה.”

לאמבוויץ ועמיתו למחקר באוניברסיטת טקסס, פול פאוקסטליס, רצו לראות כיצד עובד החלבון הפטרייתי. קבוצתה של ברברה גולדן – ביולוגית מבנית – קיבלה על עצמה את האתגר והצליחה להעביר את המולקולה קריסטליזציה. במצבה הגבישי, החוקרים היו מסוגלים לקבל הדמיה של המבנה התלת-מימדי של המולקולה.

“כמובן שאיננו יכולים לראות את התהליך האבולוציוני בו מערכת המבוססת על רנ”א הופכת למערכת המבוססת על רנ”א וחלבונים ובסוף לדנ”א. נצטרך מכונת זמן בשביל לראות את זה,” אומרת גולדן. “אך דרך החלבון הפטרייתי הזה, אנו יכולים לראות את התהליך מתרחש בזמננו.”

מתוך ההתבוננות בחלבון הגבישי, המדענים הצליחו לראות כי החלבון מבצע את אותן ריאקציות כימיות שרנ”א מבצע באורגניזמים פשוטים יותר. לפי פאוקסטליס החלבון מייצב חלק מסויים – אינטרון – ממולקולת הרנ”א הארוכה, ובכך מאפשר לרנ”א להיפטר משאר החלקים הלא-שמישים וליצור גן פעיל. “מולקולת הרנ”א במחקר שלנו מסוגלת אמנם לבצע ריאקציות כימיות ספציפיות על עצמה, אך היא זקוקה לחלבון כדי שהריאקציה תתרחש ביעילות,” הוא אומר.

מעבר לתובנה האבולוציונית המופקת מהמחקר, המידע יכול להוביל לשימושים קליניים בפיתוח תרופות אנטי-פטרייתיות המסוגלות לקטול גורמי-מחלות. “זה אחד הצעדים הבאים,” אומר לאמבוויץ. “צעד נוסף הוא להפיק תובנות מפורטות יותר על מבנה החלבון, כדי שנוכל להבין את הריאקציות הכימיות העתיקות.”

תוצאות המאמר פורסמו ב- 3 לינואר, בכתב העת היוקרתי Nature.

לידיעה באתר אוניברסיטת פורדיוס