Les responsables de notre existence seraient les structures protéiques capables de lier les métaux, à la base des réactions redox fondamentales pour certaines fonctions du vivant.
Comment la vie sur notre planète a commencé est une question à laquelle nous n’avons pas encore trouvé de réponse exhaustive. Mais de nouvelles recherches semblent avoir identifié les structures protéiques qui pourraient avoir donné naissance à cette forme de matière spéciale et très complexe. Pour commencer, l’équipe à l’origine de l’étude, dirigée par Yama Bromberg et Ariel Aptekman du Département de biochimie et de microbiologie de l’Université Rutgers au Nouveau-Brunswick, New Jersey, a décidé de supposer que la vie, telle que nous la connaissons aujourd’hui, nécessite de l’énergie. . Dans la soupe primordiale de la Terre antique, cette énergie serait due au rayonnement du Soleil, ou à la chaleur de la Terre elle-même, émise par les gorges hydrothermales au fond des anciennes mers.
Au niveau moléculaire, l’utilisation de l’énergie signifie le transfert d’électrons, un processus chimique fondamental impliquant un électron se déplaçant d’un atome (ou d’une molécule) à un autre. Le transfert d’électrons est au cœur des réactions d’oxydoréduction (également appelées réactions d’oxydoréduction) qui sont essentielles pour certaines des fonctions de base de la vie. Et puisque les métaux sont les meilleurs conducteurs d’électrons et que certaines molécules complexes, appelées protéines, sont à l’origine de la plupart des processus biologiques, l’équipe de recherche a décidé de combiner les deux et d’étudier les protéines qui lient les métaux. .
Pour l’analyse, publiée dans la revue Avance scientifique, les chercheurs ont utilisé une approche méthodique et informatique pour comparer les différentes protéines qui se lient aux métaux, notant qu’elles avaient toutes des caractéristiques communes, indépendamment de leur fonctionnalité, du métal qu’elles lient et de l’organisme impliqué. « Nous avons découvert que les noyaux protéiques qui lient les métaux sont en effet similaires même si les protéines elles-mêmes peuvent ne pas être – a déclaré le microbiologiste Bromberg -. Nous avons également observé que ces noyaux sont souvent constitués de structures répétitives, un peu comme des blocs Lego. Curieusement, ces blocs ont également été détectés dans d’autres régions protéiques, pas seulement dans les noyaux, et dans de nombreuses autres protéines qui n’ont pas été prises en compte dans notre étude.« .
Selon les chercheurs, ces caractéristiques partagées pourraient avoir été présentes et fonctionner dans les premières protéines, évoluant au fil du temps pour devenir les protéines que nous voyons aujourd’hui, tout en conservant certaines structures communes. La thèse qui soutient que les métaux solubles trouvés dans l’océan archéen qui recouvrait la Terre il y a des milliers de millions d’années auraient rendu possible le mélange d’électrons nécessaires au transfert d’énergie et, par conséquent, à la vie biologique. « Notre observation suggère que les réarrangements de ces petits blocs de construction peuvent avoir eu un seul ou un petit nombre d’ancêtres communs et donné naissance à la gamme complète de protéines et de leurs fonctions actuellement disponibles. C’est-à-dire à la vie telle que nous la connaissonsBromberg a ajouté.
Plus précisément, l’équipe a pu identifier les évolutions du repliement des protéines – la forme que prennent les protéines lorsqu’elles deviennent biologiquement actives – qui pourraient être à l’origine des protéines actuelles, presque comme si elles avaient déterminé un arbre généalogique moléculaire. L’étude conclut également que les peptides biologiquement fonctionnels – les plus petites portions protéiques des protéines – peuvent avoir précédé les premières protéines actives qui remontent à 3,8 milliards d’années.
Cette connaissance s’ajoute à ce qui a été découvert jusqu’à présent sur la naissance de la vie sur Terre. « Nous avons très peu d’informations sur l’origine de la vie sur notre planète et ce travail fournit une explication auparavant indisponible qui, entre autres, pourrait également potentiellement contribuer à notre recherche de la vie sur d’autres planètes et corps planétaires.», a conclu Bromberg.