“原始”蛋白成功植入工程大肠杆菌,生命起源之谜有望突破

凤凰科技 2019/7/2 20:05:05 责编:骑士

北京时间7月2日消息,美国罗格斯大学和莱斯大学的研究人员再次挑战地球生命的起源之谜。

对现代细胞新陈代谢的关键蛋白进行研究之后,该研究小组逆向设计了一种简化的蛋白质,这种蛋白质可能在远古时代就启动了新陈代谢的过程。为证明这一理论,研究人员把这种简化的蛋白质植入活的细菌中,并发现植入后细菌存活状态良好。

这种蛋白质属于一种铁氧化还原蛋白。它就像生物电容器一样,利用铁硫团簇吸收一个分子中的电子,并将这些电子传递给其他分子,因此对细菌、植物和动物的新陈代谢过程至关重要。

现代铁氧化还原蛋白以一系列复杂的形式出现,但科学界认为在遥远的过去,所有的铁氧化还原蛋白都产生于一个更简化的版本。在早期的一项研究中,罗格斯大学的研究人员曾设计出一种小型合成的铁氧化还原蛋白,它有可能与数十亿年前生命所使用的构建模块相仿。

在这项新的研究中,罗格斯大学的科学家们与莱斯大学的研究人员合作,对这些合成蛋白质进行测试,观察它们是否在生命形式中发挥了预期的作用。研究人员对大肠杆菌的基因组进行编辑,移除大肠杆菌自然用来产生铁氧化还原蛋白的基因,然后植入经过设计的简化版蛋白基因。

该研究小组对几种不同的简化版蛋白进行测试,并发现这些蛋白基本发挥了预期的作用。虽然大肠杆菌菌落的生长速度比平常有所减缓,但它们都存活了下来,表明这些蛋白质在分子间传递电子的功能并没有受到损害。

这项研究意义重大。首先,它提高了人们对地球上早期生命进化的理解,也可能是对外星生命进化的理解。这项研究的主要作者安德鲁•穆特表示,(通过这项研究)人们可以更进一步了解远古细胞这一地球上所有生命的祖先的内部运作,并由此更进一步理解生命最初是如何形成的,以及生命在其他星球的可能产生方式。

此外,这项突破对合成生物学也同样重要。了解新陈代谢如何发挥作用以及利用方式,有助于科学家为微生物编制各种用途的程序,比如能源储存、生物燃料的生产,甚至是对抗病毒等。

研究人员还指出,现代生活中出现的铁氧化还原蛋白更加复杂,但研究所创作的简化版仍然能够维持生命的运转,未来的实验可能在此基础之上开发潜在的工业应用。

这项研究发表在最新一期《美国国家科学院院刊》上。

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关键词:大肠杆菌蛋白质

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