A estrutura do tRNA do RNA de transferência revela a história de Lifes

O investigador postdoctoral Feng-Jie Sun de Illinois (deixado) e o professor Gustavo Caetano-Anollés das ciências da colheita começaram com a idéia que compreender as propriedades estruturais do tRNA verteria a luz em como os organismos e os vírus evoluíram. Foto por L. Brian Stauffer, U. do departamento de notícia do I.

O RNA de transferência (igualmente chamado tRNA) é uma molécula antiga, central a cada tarefa que uma pilha executa e assim essencial a toda a vida. Um estudo novo das Universidades de Illinois indica que é igualmente um grande historiador, preservando alguns dos eventos os mais adiantados e os mais profundos do passado evolucionário em sua estrutura.

O estudo, co-written por Gustavo Caetano-Anollés, um professor de ciências da colheita, e investigador postdoctoral Feng-Jie Sun, aparece março 7 na biologia computacional de PLoS. Caetano-Anollés é uma filial do U. do instituto do I. para a biologia de Genomic.

Dos milhares de RNAs identificados até agora, o RNA de transferência (tRNA) é o a maioria intermediário direto entre genes e proteínas. Como muitos o outro RNAs (ácidos ribonucléicos), dae (dispositivo automático de entrada) do tRNA em traduzir genes nas correntes dos ácidos aminados que compo proteínas. Com a ajuda de uma enzima altamente alvejada, cada molécula do tRNA reconhece e tranca em um ácido aminado específico, que carreg na maquinaria do proteína-edifício. A fim adicionar com sucesso seu ácido aminado à extremidade de uma proteína crescente, o tRNA deve igualmente exatamente ler um segmento codificado do RNA de mensageiro, que dá instruções para a seqüência exata dos ácidos aminados na proteína.

O fato de que o tRNA é assim que a central à tarefa de proteínas do edifício significa provavelmente que estêve ao redor por muito tempo, Caetano-Anollés disse. Seu inquérito começou com uma palpite que compreender as propriedades estruturais do tRNA verteria a luz em como os organismos e os vírus evoluíram.

“Talvez na evolução há as coisas que são que estão mantidos, sustentado, para milhões ou mesmo biliões de anos,” Caetano-Anollés tão fundamental disseram. “Aqueles são os fósseis, os fósseis moleculars, que nos dizem sobre o passado. Conseqüentemente, estudar estas moléculas pode endereçar perguntas fundamentais na biologia e na evolução.”

Todos os tRNAs se montam em uma forma que, se aplainado, se assemelhe a um cloverleaf. Os testes padrões nestas estruturas dão indícios à história evolucionária adiantada. As áreas vermelhas da molécula retratada acima são as mais antigas. Cortesia de imagem de Gustavo Caetano-Anollés.

Todos os tRNAs se montam em uma forma que, se aplainado, se assemelhe a um cloverleaf. A equipe começou procurando testes padrões nesta estrutura do cloverleaf, usando dados detalhados das centenas de moléculas que representam vírus e cada um dos três superkingdoms da vida: archaea, bactérias e eukarya.

Os investigadores converteram todas as características de distinção das estruturas individuais em caráteres codificados, um processo do cloverleaf do tRNA que permitisse uma busca computarizada para (isto é, o mais simples, a maioria de probable) a árvore de família “a mais parcimoniosa” do tRNA. Conduziram a mesma análise nos tRNAs de cada um dos superkingdoms, para ver como distante estes agrupamentos divergiram da árvore total. Esta comparação permitiu que determinassem a ordem em que os vírus e cada um dos superkingdoms divergiram.

A análise nova suporta um estudo mais adiantado que sugira que o archaea fosse o primeiro a elevarar como um grupo evolutionarily distinguishable. Archaea é os micróbios que podem sobreviver no ácido de ebulição, perto dos respiradouros sulfurous do oceano ou em outros ambientes extremos. O estudo mais adiantado, igualmente conduzido por Caetano-Anollés, analisado o catálogo vasto da proteína dobra-se - aquelas regiões precisamente configuradas nas proteínas que lhes dão sua funcionalidade - como um guia à história evolucionária.

“Os dados do RNA de transferência combinam nossos dados mais adiantados,” Caetano-Anollés disse. “Isto é importante porque duas linhas de evidência independente se estão suportando.”

A análise nova igualmente indica que os vírus emergeram pouco depois o archaea, com o eukarya dos superkingdoms e as bactérias que seguem muito mais tarde - e nessa ordem. Isto que encontra pode influenciar o debate em curso sobre de se os vírus existiram antes, ou após, a emergência de pilhas vivas, Caetano-Anollés disse.

“Isto suporta a idéia que os vírus elevararam do domínio celular,” ele disse.

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