Происхождение генетического кода связали с дипептидными структурами белков

Новое исследование Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне проливает свет на происхождение и эволюцию генетического кода, связывая его с дипептидным составом протеома — совокупности белков организма.

Профессор Густаво Каэтано-Анольес и его команда, работающие в области филогеномики, проанализировали 4,3 миллиарда дипептидных последовательностей из 1561 протеома организмов трех надцарств жизни: Археи, Бактерии и Эукариоты. Они построили филогенетическое древо и хронологию эволюции дипептидов — основных модулей из двух аминокислот, связанных пептидной связью.

«Мы обнаружили, что происхождение генетического кода таинственным образом связано с дипептидным составом протеома», — заявил Каэтано-Анольес.

Исследование показало, что история белковых доменов, транспортной РНК (тРНК) и дипептидов совпадает. Жизнь на Земле зародилась 3,8 миллиарда лет назад, но гены и генетический код появились лишь 800 миллионов лет спустя. Работа поддерживает теорию о том, что сначала начали работать вместе белки, а не РНК-ферменты.

Ученые обнаружили дуальность в появлении дипептидных пар — каждая дипептидная комбинация и её «анти-дипептид» (зеркальная комбинация) появлялись почти одновременно в эволюционной временной шкале. Это указывает на то, что дипептиды возникали как закодированные в комплементарных цепях нуклеиновых кислот, вероятно, минималистичных тРНК.

Дипептиды были не произвольными комбинациями, а критическими структурными элементами, формировавшими сворачивание и функцию белков. Они представляют собой первичный белковый код, возникший в ответ на структурные требования ранних белков.

Понимание эволюционных корней генетического кода углубляет наши знания о происхождении жизни и важно для современных областей — генной инженерии, синтетической биологии и биомедицинских исследований.

ИИ: Это исследование 2025 года демонстрирует, как эволюционный подход помогает понять фундаментальные биологические механизмы. Открытие синхронного появления дипептидных пар — действительно значительное и может иметь преобразующие последствия для биологии.