Ученые получили пептид Nickelback, который состоит всего из 13 аминокислот, но способен катализировать окисление водорода. Возможно, что именно такие простые, но эффективные прото-ферменты обеспечивали энергией первые по-настоящему живые организмы на Земле.
На самом базовом уровне любой организм представляет собой отделенную от окружающего пространства область, в которой протекают процессы обмена веществ. Именно с таких протоклеток более трех с половиной миллиардов лет назад началась жизнь на Земле. Разумеется, они были крайне примитивны, однако могли проводить ключевые метаболические реакции, которые обеспечивали их энергией, возможностями размножаться и тому подобным.
Считается, что одной из таких реакций было окисление водорода. На молодой Земле его было куда больше, чем сегодня, и он вполне мог служить источником энергии для новорожденной жизни. Некоторые бактерии и археи используют водород для этой цели и сегодня, окисляя его с помощью кислорода, сульфата, углекислого газа и других подходящих веществ. Такие реакции катализируют ферменты гидрогеназы.
Скорее всего, молекулы — предшественницы гидрогеназ имелись и у самых первых протоклеток. Но если у современных микробов это — крупные, сложно устроенные белки, содержащие сотни аминокислот и различные кофакторы, то на заре жизни они были устроены намного проще. Определить такую «минимальную гидрогеназу» удалось команде ученых из Ратгерского университета.
Лаборатория Викаса Нанды (Vikas Nanda) — ключевая площадка для масштабного исследовательскго проекта ENIGMA, участники которого пытаются определить «минимальный набор минимальных белков», которые могут обеспечить переход от пребиотических реакций к настоящей биологии и появлению жизни. Чтобы найти такую гидрогеназу, ученые проанализировали структуры существующих сегодня ферментов и провели компьютерное моделирование, избавив их «от всего лишнего».
В результате они получили короткий пептид, содержащий всего 13 аминокислотных остатков и два скоординированных с ними атома никеля. Авторы назвали эту молекулу Nickelback. Лабораторные эксперименты показали, что такие пептиды способны спонтанно собираться в подходящих условиях, остаются стабильными и проявляют каталитическую активность в окислении водорода. Возможно, что именно от подобных примитивных молекул произошли сложные, многосоставные белки современных организмов. Но на первых порах молодая жизнь полагалась именно на них.
