Agregados semelhantes a proteínas conhecidos como amilóides podem se ligar a moléculas de material genético. É possível que estes dois tipos de moléculas se tenham estabilizado mutuamente durante o desenvolvimento da vida – e que isto possa até ter aberto o caminho para o código genético.



Como os organismos se desenvolvem a partir de matéria inanimada é uma das maiores questões da ciência. Embora muitas explicações possíveis tenham sido propostas, não há respostas definitivas. Isso não é surpresa:estes processos ocorreram entre 3 mil milhões e 4 mil milhões de anos atrás, quando as condições na Terra eram completamente diferentes das de hoje.

Justificando hipóteses com dados experimentais

“Ao longo deste vasto período de tempo, a evolução eliminou completamente os vestígios que levam às origens da vida”, diz Roland Riek, professor de físico-química e diretor associado do novo Centro interdisciplinar de Origem e Prevalência da Vida da ETH Zurique. A ciência não tem escolha senão formular hipóteses – e fundamentá-las tão minuciosamente quanto possível com dados experimentais.

Durante anos, Riek e a sua equipa têm perseguido a ideia de que agregados semelhantes a proteínas, conhecidos como amilóides, podem ter desempenhado um papel importante na transição entre a química e a biologia.

O primeiro passo do grupo de pesquisa de Riek foi demonstrar que tais amiloides podem ser formados com relativa facilidade sob as condições que provavelmente prevaleciam na Terra primitiva:no laboratório, basta um pouco de gás vulcânico (além de habilidade experimental e muita paciência). ) para que aminoácidos simples se combinem em cadeias peptídicas curtas, que então se agrupam espontaneamente em fibras.

Moléculas precursoras da vida

Mais tarde, a equipa de Riek demonstrou que os amilóides podem replicar-se – o que significa que as moléculas cumprem outro critério decisivo para serem consideradas moléculas precursoras da vida. E agora os investigadores seguiram a mesma linha pela terceira vez com o seu último estudo, no qual mostram que os amilóides são capazes de se ligar a moléculas de ARN e de ADN.

Estas interacções baseiam-se parcialmente na atracção electrostática, uma vez que alguns amilóides são - pelo menos em alguns locais - carregados positivamente, enquanto o material genético transporta uma carga negativa, pelo menos num ambiente neutro a ácido. No entanto, Riek e sua equipe também notaram que as interações também dependem da sequência dos nucleotídeos de RNA e DNA do material genético. Isto significa que podem representar uma espécie de precursor do código genético universal que une todos os seres vivos.

Maior estabilidade como uma grande vantagem

E, no entanto, “embora vejamos diferenças na forma como as moléculas de ARN e ADN se ligam às amilóides, ainda não compreendemos o que estas diferenças significam”, diz Riek. "Nosso modelo provavelmente ainda é muito simples." É por isso que ele vê outro aspecto dos resultados como particularmente importante:quando o material genético se liga aos amilóides, ambas as moléculas ganham estabilidade. Nos tempos antigos, esta maior estabilidade pode ter provado ser uma grande vantagem.

Isso porque naquela época, na chamada sopa primordial, as moléculas bioquímicas eram muito diluídas. Compare isso com as células biológicas de hoje, nas quais essas moléculas estão fortemente compactadas. “Os amilóides têm o potencial comprovado de aumentar a concentração local e a ordem dos nucleotídeos em um sistema desordenado diluído”, escrevem os pesquisadores de Riek em seu artigo publicado no Journal of the American Chemical Society. .

Riek salienta que embora a competição seja central para a teoria da evolução de Darwin, a cooperação também desempenhou um papel evolutivo importante. Ambas as classes de moléculas beneficiam da interacção estabilizadora entre amilóides e moléculas de ARN ou ADN porque as moléculas de vida longa acumulam-se mais fortemente ao longo do tempo do que as substâncias instáveis. Pode até ser que a cooperação molecular, e não a competição, tenha sido o factor decisivo no surgimento da vida.

“Afinal, provavelmente não havia escassez de espaço ou recursos naquela época”, diz Riek.

Mais informações: Saroj K. Rout et al, An Analysis of Nucleotide-Amyloid Interactions Reveals Selective Binding to Codon-Sized RNA, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c06287
Informações do diário: Jornal da Sociedade Americana de Química

Fornecido por ETH Zurique