Comment la vie est-elle apparue sur Terre ? Les chercheurs de Rutgers ont trouvé parmi les premières et peut-être les seules preuves tangibles que de simples catalyseurs protéiques, essentiels pour les cellules, les éléments constitutifs de la vie, pour fonctionner - peut avoir existé lorsque la vie a commencé.

Leur étude d'un peptide primordial, ou protéine courte, est publié dans le Journal de l'American Chemical Society .

A la fin des années 80 et au début des années 90, le chimiste Günter Wächtershäuser a postulé que la vie a commencé sur des roches contenant du fer et du soufre dans l'océan. Wächtershäuser et d'autres ont prédit que les peptides courts auraient lié les métaux et auraient servi de catalyseurs à la chimie productrice de vie, selon le co-auteur de l'étude Vikas Nanda, professeur agrégé à la Robert Wood Johnson Medical School de Rutgers.

L'ADN humain est constitué de gènes qui codent pour des protéines de quelques centaines à quelques milliers d'acides aminés. Ces protéines complexes, nécessaires au bon fonctionnement de tous les êtres vivants, sont le résultat de milliards d'années d'évolution. Quand la vie a commencé, les protéines étaient probablement beaucoup plus simples, peut-être seulement 10 à 20 acides aminés de long. Avec la modélisation informatique, Les scientifiques de Rutgers ont exploré à quoi pouvaient ressembler les premiers peptides et leurs fonctions chimiques possibles, selon Nanda.

Les scientifiques ont utilisé des ordinateurs pour modéliser un court, protéine de 12 acides aminés et testée en laboratoire. Ce peptide a plusieurs caractéristiques impressionnantes et importantes. Il ne contient que deux types d'acides aminés (plutôt que les 20 acides aminés estimés qui synthétisent des millions de protéines différentes nécessaires à des fonctions corporelles spécifiques), il est très court et il aurait pu émerger spontanément sur la Terre primitive dans les bonnes conditions. L'amas métallique au cœur de ce peptide ressemble à la structure et à la chimie des minéraux fer-soufre qui étaient abondants dans les premiers océans de la Terre. Le peptide peut également charger et décharger des électrons à plusieurs reprises sans se désagréger, selon Nanda, membre du corps professoral résident du Center for Advanced Technology and Medicine.

"Les protéines modernes appelées ferredoxines font cela, la navette des électrons autour de la cellule pour favoriser le métabolisme, " a déclaré l'auteur principal, le professeur Paul G. Falkowski, qui dirige le laboratoire de biophysique environnementale et d'écologie moléculaire de Rutgers. "Un peptide primordial comme celui que nous avons étudié peut avoir rempli une fonction similaire dans les origines de la vie."

Falkowski est le chercheur principal d'un projet ENIGMA financé par la NASA et dirigé par des scientifiques de Rutgers qui vise à comprendre comment les catalyseurs protéiques ont évolué au début de la vie. Nanda dirige une équipe qui caractérisera tout le potentiel du peptide primordial et continuera à développer d'autres molécules qui pourraient avoir joué un rôle clé dans les origines de la vie.

Avec des ordinateurs, Les scientifiques de Rutgers en ont brisé et disséqué près de 10, 000 protéines et a identifié quatre "Legos de la vie - des structures chimiques de base qui peuvent être empilées pour former les innombrables protéines à l'intérieur de tous les organismes. Le petit peptide primordial peut être un précurseur des Legos de la vie plus longs, et les scientifiques peuvent désormais mener des expériences sur la façon dont ces peptides ont pu fonctionner dans la chimie du début de la vie.