Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Energie en vouwende proteinen

meteorietinslag

Meteorietinslag

Er is de afgelopen weken weer nieuws geweest rond abiogenese – het ontstaan van leven uit dode materie. Allereerst het onderzoek dat de inslag van een meteoriet bekeek. Men denkt dat het leven mogelijk is ontstaan uit deze inslagen. Onderzoekers hebben daarom een stuk meteoriet in een zuurbad uit een geiser in Ijsland gelegd. Ze tonen aan dat er door de aanwezigheid van fosfor-mineralen in het stuk steen, moleculen gevormd worden, die aan de basis staan van de chemie voor het leven. Het gaat dit keer niet om de bouwstenen van eiwitten en DNA / RNA maar om de stof pyrofosfiet (pyrophosphite in het Engels) die eenzelfde rol kan hebben gespeeld als die van het ATP (adenosinetrifosfaat) tot op vandaag. ATP is de universele molecule die als ‘betaalmiddel’ voor energie geldt. Vanwege zijn analoge rol als ‘betaalmiddel’ zou pyrofosfiet belangrijk geweest kunnen zijn gedurende de eerste chemisch stappen naar het leven en kan het molecuul ook wel als voorloper gezien worden van ATP.

Een tweede artikel stelt dat er mogelijk10 aminozuren ontstaan zijn, de eerste op Aarde, die spontaan peptiden (korte proteïnen) konden vormen. Ze tonen aan dat deze zich ook kunnen vouwen zodat er mogelijk metabolische activiteit bestond waarmee het eerste leven op gang kwam. Dit impliceert dat de zogenaamde ‘RNA-first’ hypothese wellicht niet helemaal opgaat. Omdat het centrale dogma ons leert dat proteïnen zich uitsluitend kunnen vormen met translatie van RNA, waarbij de code van het RNA bepaalt welk aminozuur aan de groeiende proteïne gehecht wordt, heeft er altijd het probleem bestaan van welke moleculen er nu eerder waren. Waren er nu eerst het DNA of de proteïnen. Men heeft uiteindelijk gezien dat RNA, de tussenstap tussen DNA en proteïnen, een molecuul is dat zowel genetische informatie opslaat als enzymatische activiteit kan bezitten in de vorm van het ribozym. Daarom is sinds enige tijd de ‘RNA-first’ hypothese gangbaar. Nu de onderzoekers vonden dat de eerste 10 aminozuren, die ontstonden via prebiotische weg, dus nog voordat er leven was, in staat zijn in extreem zoute omgevingen complex gevouwen proteïnen te vormen zou dit de ‘proteïne-first’-hypothese ondersteunen.

tRNA

transferRNA of tRNA. Het anticodon aan de ene kant en het aminozuur aan de andere kant zijn duidelijk aangegeven.

De andere 10 aminozuren (er zijn er 20 in totaal) werden volgens de theorie langs biosynthetische weg gevormd. Voor de evolutie van de genetische code zijn er behalve mRNA en proteïnen ook transfer RNA of tRNA nodig. Dit zijn kleine stukjes RNA die de sleutel vormen tussen de genetische code en de bijbehorende aminozuren. Ze zijn gekenmerkt door het bezitten van een anti-codon en een aminozuur. Deze tRNA presenteren aan een kant hun anti-codon dat complementair is aan het codon waardoor het aminozuur aan de andere kant van het tRNA-molecuul aan de groeiende proteïne wordt toegevoegd. Er wordt al enige tijd door verschillende wetenschappers geschreven over de co-evolutie van de eerste tRNA, de bijbehorende codes en aminozuren. Er is een periode geweest dat deze combinaties wellicht min of meer toevallig waren. Dit moet zich hebben afgespeeld gedurende de eerste chemische fasen ofwel tijdens de abiogenese. Deze werd gevolgd door een tweede fase waarin de aminozuren en tRNA’s aan de resterende codes gekoppeld werden wellicht reeds met behulp van de tRNA-synthetasen. Het is in dit verband interessant dat er ook twee groepen tRNA-synthetasen bestaan. Een uitgebreid verslag over de synthese en het ontstaan van de tRNA’s is in dit blogbericht te vinden.

Uit: Science 2.0, Science Daily

Om verder uit te diepen:

A thermodynamic basis for prebiotic amino acid synthesis and the nature of the first genetic code

Paul G. Higgs and Ralph E. Pudritz (2009) PDF

Coevolution theory of the genetic code at age thirty

J. Tze-Fei Wong (2005) PDF

h/t Rob van der Vlugt

13 Reacties op “Energie en vouwende proteinen

  1. Joshua april 12, 2013 om 13:12

    Gister wilde ik al réageren : Kijkje in Het Brein en Dode materie G * D is Dood dus die kunnen we aan stukjes snijden en tot leven brengen,, Zodat we er eindelijk niet meer onze Hersens aan stukken hoeven te snijden..

    En Energie én Vrouwende Proteïne: Ook dode Materie moet er aan geloven dat ze weer gerésurrectied tot Leven komen.. Onze Hersenen zijn achter me kaar gelegd van hier Amsterdam to Milaan heb ik wel eens gehoord, én gelézen!! Dus waar hebbeb we het over . Ik heb altijd het gevoel, dat er een soort D N A- Print voor de Schepping in zijn geheel bestaat. Die onontkoombaar is, whatever the Conditions: It wil survive en komt tot leven.. Maar ja ik heb er nooit voor gestudeerd..

  2. Marleen april 12, 2013 om 17:36

    Joshua, Dank voor je reactie. De DNA-Print voor de Schepping is prachtig. De ‘geleerden’ denken ook dat die onontkoombaar is: de juiste condities doen zich altijd wel ergens voor.

  3. Marleen april 12, 2013 om 17:36

    Antoinette, leuk dat je er (weer eens) was.

  4. pietjepak april 12, 2013 om 18:32

    Er is niets levender dan dode materie.
    Wie iets weet van quantum mechanica weet dat, Feynman legt het uitstekend uit.
    Verder is het een christelijk idee dat er een begin was.
    Giordano Bruno kon alleen het heelal begrijpen als het oneindig zou zijn in ruimte en tijd.
    Vandaar dat de paus hem in 1600 levend liet verbranden in Rome.
    Zie ook Fred Hoyle and Chandra Wickramasinghe, ‘Life on Mars ?, The case for a Cosmic Heritage ?’, Bristol 1997

  5. Marleen april 12, 2013 om 22:40

    pietjepak

    Zou je willen beweren dat het leven geen begin heeft gehad ? Natuurlijk wordt de redenering bemoeilijkt door het idee dat dode materie ook levend zou zijn. Als je dan het heelal beschouwt zoals Giordano Bruno die het (dode / levende) universum als eeuwig ziet dan is er inderdaad geen begin.
    Hoe meer er gefocused wordt op de overgang van fysieke en chemische kenmerken van de materie naar die van de biologische moleculen hoe onduidelijker het onderscheid tussen dood en leven wordt.

    Dank voor je verwijzing.

  6. Pingback:ABIOGENESIS UPDATES | Tsjok's blog

  7. gert korthof april 15, 2013 om 08:50

    Marleen, belangrijk onderwerp. Hoop terug te komen.

  8. gert korthof april 15, 2013 om 14:56

    Marleen,
    leuk dat er onderzoekers zijn die protein-first modellen vd OOL ontwikkelen en verdedigen! Het is leuk dat het je met maar 10 amino acids foldable proteins kan maken.

    Marleen schreef “Omdat het centrale dogma ons leert dat proteïnen zich uitsluitend kunnen vormen met translatie van RNA”
    ik zou zelf schrijven: als je meerdere copieën van gespecificeerde (dus niet random) eiwitten wilt produceren heb je DNA nodig en de hele daarbij behorende machinerie, m.a.w. een levende cel.
    In principe zouden er immers random eiwitten of peptiden geproduceerd kunnen worden zonder DNA etc.
    Blaber schrijft (Science Daily): “Without the ability to fold, proteins would not be able to form the precise structures essential for functions that sustain life as we know it.”
    Dat is correct, maar: hoe kom je aan meerdere kopieën van dat mooie, unieke eiwit als je geen RNA of DNA hebt? of als ze zich niet zelf kunnen repliceren?
    Als je geen DNA of RNA hebt, en je bent aanhanger van protein-first model, kun je prachtige foldable proteins laten ontstaan, maar dan heb je van ieder uniek eiwit maar 1 molecuul. Is dat voldoende? werkt dat? En precies welke reacties katalyseren die unieke foldable proteins? dat weet ik niet. Kunnen ze hun eigen synthese katalyseren? (self-replicatie)? Allemaal vragen waarop ik het antwoord niet weet. ik heb de oorspronkelijke publicatie nog niet gelezen.

  9. gert korthof april 16, 2013 om 08:44

    Marleen,
    ík heb het oorpsronkelijke PNAS artikel ‘Simplified protein design biased for prebiotic amino acids yields a foldable, halophilic protein’ gelezen, maar ik kan niets vinden over eventuele enzymatische activiteit van die eitwitten die ze produceren. Het artikel is wel belangrijk omdat het onderzoekt wat je met die 10 prebiotische amino zuren kunt doen, dwz of je daar 3D structuren van kan maken. En naar ik aanneem zijn 3D structuren nodig voor enzymatische activiteit. En prebiotische enzymatische activiteit zonder DNA/RNA is uiterst interessant voor OOL problematiek. Maar ik kan niets vinden over enzymatische activiteit. Ik zeg niet dat het nutteloze eiwitten zijn, ik heb gewoon geen idee of die eiwitten iets nuttigs zouden kunnen doen in prebiotische omstandigheden, omdat de auteurs daar niets over zeggen. Als jij daar iets over weet zou ik het graag horen!

  10. Marleen april 17, 2013 om 08:56

    Gert, het idee dat deze proteinen zich moeten kunnen vouwen en dus 3D-structuren moeten kunnen vormen heeft wellcht niet alleen met de enzymatische activiteit te maken.

    Kun je je nog het artikel van Nick Lane herinneren over de OOL in de hydrothermal vents. Hij stelde daarin, zonder te specificeren hoe dit mogelijk was, dat er langzaam eiwitkanalen ontstonden in de eerste membranen. Hij heeft het daarin niet eens over DNA en RNA gehad. Ik kan me voorstellen dat de eerste eiwitten wellicht de passage van ionen bepaalden en daarmee het transmembranair potentiaalverschil.
    Er wordt ergens, ik weet niet meer waar, geproken van ribozymes waaraan zich korte peptiden hechten die het ribozyme wat meer efficientie zouden geven en die het begin betekenden van de integratie tussen ribozymen en proteinen tot het ribosoom.

    Als het inderdaad om korte peptiden gaat waarbij je 10 aminozuren hebt dan zijn er relatief weinig combinaties mogelijk, relatief vergeleken met de lange aminoketens waaruit de huidige eiwitten bestaan. Een peptide van 4 aminozuren dat uit 10 verschillende aminozuren kan bestaan, geeft 10^4 verschillende mogelijke peptiden waarbij er erg veel zijn die dezelfde functie zullen hebben. In het eerste gelinkte artikel van Higgs staat ook dat vooral Gly en Ala spontaan veelvoorkomend zijn op verschillende plekken op Aarde. Kleine spontaan gevormde eiwitten zullen voornamelijk uit deze twee aminozuren bestaan.

    Zelf ben ik ook altijd voorstander geweest van de RNA-first hypothese, maar het begint er steeds meer op te lijken dat er een gelijktijdige ontwikkeling was van zowel RNA als peptiden. Het zou eigenlijk ook wel nodig zijn want hoe kun je anders de evolutie van de genetische code verklaren.

    (sorry voor de late reactie, maar met de ontluikende lente is er hier veel werk aan de winkel)

  11. gert korthof april 19, 2013 om 14:31

    Klopt, eiwitten kunnen enzymatisch en structureel functioneren. Maar, als de auteurs een hint van één van beide functies hadden, dan zouden ze dat toch zeker wel genoemd hebben, om hun verhaal sterker te maken?
    (heb je een leuk winkeltje of ben je in de tuin bezig?)

  12. Marleen april 19, 2013 om 15:41

    Waarschijnlijk hebben ze inderdaad geen functie kunnen toewijzen of ontdekken aan deze proteinen.

    (Ik ben/was bezig met de moestuin. Nu hoef ik alleen nog maar water te geven.)

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: