O ribossomo: o registro da evolução

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Em um novo estudo, os cientistas compararam estruturas tridimensionais de ribossomos a partir de uma variedade de espécies, mostrando onde novas estruturas foram adicionados à superfície ribossômica, sem alterar o núcleo ribossômico pré-existente, que se originou mais de 3 bilhões de anos atrás antes do último ancestral universal comum (LUCA) da vida. Crédito: Loren Williams / Georgia Institute of Technology.

Artigo traduzido de NASA. Autor: Daniella Scalice.

A evolução do ribossomo, uma grande estrutura molecular encontrada nas células de todas as espécies, foi revelada em detalhes sem precedentes em um novo estudo publicado esta semana na PNAS.

Em um novo estudo co-financiado pelo Instituto de Astrobiologia da NASA, os cientistas compararam estruturas tridimensionais dos ribossomos de uma variedade de espécies de complexidade biológica variável, incluindo humanos, leveduras, bactérias e archaea. A equipe descobriu “impressões digitais” distintas nos ribossomos, onde novas estruturas foram adicionadas à superfície ribossômica, sem alterar o núcleo ribossômico pré-existente, que se originou mais de 3 bilhões de anos atrás antes do último ancestral universal comum (LUCA) da vida.

Cerca de 4 bilhões de anos atrás, as primeiras moléculas da vida se uniram na Terra jovem e formaram os precursores das proteínas e RNA modernos. Os cientistas que estudam a origem da vida foram em busca de pistas sobre a forma como essas reações aconteceram. Algumas dessas pistas foram encontradas no ribossomo.

O núcleo do ribossomo é essencialmente o mesmo em todos os sistemas vivos, enquanto que as regiões exteriores se expandem e se tornam complexas, assim como as espécies ganham complexidade. Através da retirada digital das camadas de ribossomos modernos no novo estudo, os cientistas foram capazes de modelar as estruturas dos ribossomos primordiais.

“A história do ribossomo nos fala sobre a origem da vida”, disse Loren Williams, professor da Escola de Química e Bioquímica do Instituto de Tecnologia da Geórgia, e principal investigador da equipe da NAI lá. “Temos trabalhado para descobrir, em um bom nível de detalhes, como o ribossomo se originou e evoluiu”.

Em biologia, a informação genética armazenada no DNA é transcrita em mRNA, que é então enviado para fora do núcleo da célula. Os ribossomos, em todas as espécies, usam o mRNA como um projeto para a construção de todas as proteínas e enzimas essenciais para a vida. O trabalho do ribossomo é chamado de tradução.

O núcleo comum do ribossomo é, essencialmente, o mesmo em seres humanos, leveduras, bactérias e archaea – em todos os sistemas vivos. A equipe da Georgia Tech mostrou que os organismos evoluem e se tornam mais complexos, assim como os seus ribossomos. Os seres humanos têm os maiores e mais complexos ribossomos. Mas as modificações estão na superfície – o coração do ribossomo de um ser humano é o mesmo que o do ribossomo bacteriano.

“O sistema de tradução é o sistema operacional de vida”, disse Williams. “Na sua essência o ribossomo é o mesmo em todos os lugares. O ribossomo é biologia universal”.

No estudo, Williams e seu colega Anton Petrov mostram como segmentos foram continuamente adicionados ao ribossomo, sem alterar a estrutura subjacente. A equipe de pesquisadores extrapolou o processo de volta no tempo para gerar modelos de ribossomos simples e primordiais.

“Nós aprendemos algumas das regras do ribossomo, que a evolução pode alterar o ribossomo, desde que ela não mexa com o seu núcleo”, disse Williams. “A evolução pode adicionar coisas, mas ela não pode mudar o que já estava lá”.

Um vídeo sobre as origens e a evolução do ribossomo pode ser encontrado aqui, e o artigo PNAS pode ser encontrado aqui.

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