Tim istraživača sa Prirodno-matematičkog fakulteta Univerziteta Charles, BIOCEV i IOCB (Češka), Univerziteta Džons Hopkins (SAD) i ELSI (Japan) otkrio je zašto savremeni proteini koriste kvazi-univerzalni repertoar od 20 kanonskih aminokiselina (AA). Studija, objavljena u Journal of the American Chemical Society, pokazuje da je sklopivost verovatno bila kritičan faktor u izboru kanonskog alfabeta.
Prethodni dokazi sugerišu da su se drevni proteini oslanjali na ograničenu abecedu od 10 „ranih“ AA, i da su 10 „kasnih“ AA bili proizvodi biosintetskih puteva. Međutim, mnogi neproteinogeni AA su bili prebiotički dostupni, što postavlja pitanje: zašto imamo sadašnju modernu abecedu aminokiselina i da li bi proteini mogli da se sklapaju i u globularne strukture ako različite aminokiseline čine genetski kod?
Da bi odgovorio na ovo pitanje, tim je eksperimentalno procenio rastvorljivost i sklonosti sekundarnoj strukturi nekoliko prebiotički relevantnih amino kiselina u kontekstu sintetičkih kombinatornih 25-mernih peptidnih biblioteka. Prebiotski najzastupljeniji linearni alifatični i bazični ostaci su ugrađeni zajedno sa ili umesto drugih ranih aminokiselina da bi se istražili ovi alternativni prostori sekvenci.
Rezultati pokazuju da su nerazgranate alifatične aminokiseline očišćene iz proteinogene abecede uprkos njihovom velikom obilju prebiotika jer stvaraju polipeptide koji su previše rastvorljivi i imaju nisku efikasnost pakovanja. Iznenađujuće, uključivanje bazične amino kiseline kratkog lanca takođe smanjuje potencijal sekundarne strukture polipeptida, za koji tim predlaže biofizički model.
Nalazi studije podržavaju stav da je, uprkos nedostatku osnovnih ostataka, rana kanonska abeceda bila izuzetno prilagodljiva u podržavanju savijanja proteina i objašnjava zašto su osnovni ostaci ugrađeni tek u kasnijoj fazi evolucije proteina.
„Uzbuđeni smo što smo otkrili neke od razloga zašto je proteinska abeceda evoluirala na način na koji je sada poznajemo“, rekli su vodeći autori studije Stephen D. Fried i Klara Hlouchova. „Naši nalazi pokazuju da je savijanje igralo ključnu ulogu u izboru kanonske abecede i objašnjava zašto su neke prebiotički dostupne aminokiseline očišćene iz proteinogene abecede.“
Nalazi studije pružaju uvid u evoluciju proteina i mogu imati implikacije na proteinski inženjering i dizajn lekova. Tim planira da sprovede dalje istraživanje kako bi istražio implikacije svojih nalaza.
