La síntesis de cisteína fue clave en el origen de la vida en la Tierra

  • En un paso clave para la evolución de la vida en la Tierra, la formación del aminoácido cisteína proporcionó catalizadores que permitieron a las primeras moléculas de proteína formarse en el agua.

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Es la conclusión de un nuevo estudio realizado por investigadores del University College de Londres (UCL) publicado en la revista 'Nature'. Todas las proteínas se construyen a partir de los mismos 20 aminoácidos. Hasta ahora se ha asumido que uno de ellos, la cisteína, no estaba presente en el origen de la vida a pesar de su importancia fundamental para toda la vida actual, y no estaba claro cómo se pudo haber formado la cisteína en los orígenes de la Tierra.

El nuevo estudio ha recreado cómo se formó la cisteína en los orígenes de la vida y ha observado cómo, una vez formada, la cisteína cataliza la fusión de péptidos en agua, un paso fundamental en el camino hacia las enzimas proteicas.

La síntesis de cisteína fue clave en el origen de la vida en la Tierra

Los investigadores de la UCL crearon cisteína utilizando química y productos químicos muy simples (cianuro de hidrógeno y sulfuro de hidrógeno) que probablemente serían abundantes en la Tierra primitiva. La ruta que han desentrañado se parece mucho a cómo se sintetiza la cisteína en los organismos vivos de hoy, y los investigadores creen que están vinculados históricamente.

El estudio también encontró que los residuos de cisteína catalizan la síntesis de péptidos en agua al unir fragmentos cortos de péptidos que el equipo había encontrado previamente en un estudio publicado también en 'Nature' el año pasado. El autor principal, el profesor Matthew Powner, de la UCL Chemistry, destaca que los resultados "muestran cómo se pudo haber formado la cisteína en la Tierra primitiva y cómo pudo haber jugado un papel fundamental en la evolución de la síntesis de proteínas".

"Una vez formados, los catalizadores de cisteína se comportan como 'protoenzimas' para producir péptidos en el agua --continúa--. Esta robusta química podría haber generado péptidos lo suficientemente largos como para plegarse en estructuras similares a enzimas, que serían los precursores de las enzimas proteicas que son fundamentales para todos organismos vivos"."

El coautor principal e investigador doctor Saidul Islam, también de la UCL Chemistry resalta que con su trabajo han demostrado "que los nitrilos poseen la energía incorporada necesaria para formar enlaces peptídicos en el agua. Esta es la forma más sencilla de fabricar péptidos que funciona con todos los 20 aminoácidos, lo que lo hace aún más increíble", reconoce. "Es precisamente el tipo de química simple, pero especial, que fue esencial para poner en marcha la vida hace varios miles de millones de años --añade--. Nuestro estudio proporciona más evidencia de que las moléculas de la vida descienden de la química del nitrilo en la Tierra primitiva".

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Por su parte, el coautor principal, el doctor Callum Foden, quien completó el trabajo mientras era estudiante de doctorado en la UCL, apunta que "la síntesis de péptidos que descubrimos es simple, altamente selectiva y utiliza moléculas que estaban disponibles en la Tierra primitiva. Un solo residuo de cisteína es suficiente para producir una fuerte actividad catalítica. Es notable que moléculas tan pequeñas puedan llevar a cabo una reacción (bio) química tan importante, selectivamente en agua, a pH neutro y con rendimientos tan altos".

Al comentar las implicaciones adicionales de su estudio, el profesor Powner asegura que han resuelto "un problema de larga data sobre el origen de la vida al proporcionar una solución simple para la síntesis de péptidos catalíticos en agua". A su juicio, "lo importante es que los catalizadores se construyen sólo con los aminoácidos de la biología. Entender cómo la cisteína pudo haber controlado la formación de los primeros péptidos de la Tierra ha hecho que el largo camino desde la química hasta un organismo vivo parezca un poco más corto, y un poco menos desalentador".

El experto aclara que su estudio "sugiere que la cisteína fue introducida por primera vez en los péptidos de la vida mediante la modificación de la serina (otro de los aminoácidos de la vida). Esto plantea ahora importantes preguntas sobre la temprana evolución y codificación de la síntesis de los péptidos", señala.

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"Se supone que la cisteína no estaba presente en el primer código genético de la vida, y esto encaja perfectamente con nuestras observaciones --recuerda--. Nuestros resultados indican que la serina codificada podría proporcionar péptidos de cisteína, lo que llevaría a un papel clave para la cisteína en la evolución incluso antes de que se asignara al código genético de la vida".

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