Megtalálták az utolsó közös ősünk sejtszervecskéjét

Chiaolong Hsiao és Loren Williams

Amerikai kutatók minden eddiginél pontosabb és részletesebb képet készítettek több különböző faj riboszómájáról és a riboszómák evolúciójáról. Eredményeikből kiderült, hogy minden riboszóma tartalmaz egy ősi részletet. Ennek vizsgálata segítséget nyújthat az élet eredetének megfejtéséhez.

Mintegy négymilliárd éve álltak össze a földi élet első molekulái és alakították ki a mai fehérjék és ribonukleinsavak (RNS-ek) elődjeit. Az élet eredetét tanulmányozó kutatók régóta keresik azokat a nyomra vezető jeleket, amelyek elárulják, hogyan is történt mindez. Úgy tűnik, a megoldáshoz fontos támpontokat adhatnak a riboszómák.

A riboszómák a DNS-ben kódolt öröklött tulajdonságok kifejeződésében szerepet játszó, a sejtek fehérjeszintézisét végző RNS-ből és fehérjékből álló sejtszervecskék. A riboszómák magja lényegében minden élőlényben azonos. A külső részek azonban egyre nagyobbakká és összetettebbekké válnak, ahogy a fajok bonyolultsága növekszik. Egy új tanulmányban a kutatók digitálisan „lefejtették” a modern riboszómák külső rétegeit, és így képesek voltak modellezni a kezdeti riboszómák szerkezetét.

Chiaolong Hsiao és Loren Williams a riboszómák szerkezetét vizsgálja Forrás: Georgia Tech /Gary W. Meek

„A riboszóma története mesél az élet eredetéről is” – mondta Loren Williams, a Georgiai Műszaki Intézet kémiai és biokémiai tanszékének professzora, a kutatások vezetője. „Most korábban elérhetetlen részletességgel alkottunk képet a riboszómák eredetéről és evolúciós fejlődéséről.” Az eredmények az amerikai tudományos akadémia folyóiratában (PNAS) jelentek meg.

A biológiában a DNS-ben tárolt információ mRNS-re (hírvivő vagy messenger RNS) íródik át (transzkripció), amely ezután eljut a sejtben lévő riboszómákhoz. A riboszómák valamennyi fajban mRNS-t használnak tervrajzként, hogy felépítsék az élethez nélkülözhetetlen fehérjéket és enzimeket. A riboszómáknak ezt a munkáját hívják lefordításnak (transzláció).

A riboszómák központi magja lényegében megegyezik az összes élőlényben, legyen szó az emberről, az élesztőről, a baktériumokról vagy az archeákról. Az amerikai kutatócsoport kimutatta, hogy ahogy az élő szervezetek fejlődtek az evolúció során, és összetettebbé váltak, úgy váltak összetettebbekké a riboszómáik is. De a változás csak a felszínen történt, az emberi riboszóma központi része ugyanolyan, mint a bakteriális riboszóma.

Különböző fajok riboszómájának szerkezete. Az ábrán bekereteztük a minden fajban közös magot Forrás: Loren Williams/Georgia Institute of Technology

Williams és munkatársai különböző fajba tartozó és eltérő bonyolultságú élőlények (például ember, élesztő, baktériumok és archeák) riboszómáit hasonlították össze. A kutatók határozott jeleket találtak a riboszómákban, amelyek azt mutatták, hol illesztődtek hozzá új részek a riboszómák felületéhez anélkül, hogy megváltoztatták volna a korábban meglévő magot.

A riboszómához hozzáadódó kiegészítések illesztési nyomokat hoztak létre. A kutatók számítógépes extrapolációval visszakövették a folyamatot az időben, és így meg tudták alkotni az egyszerű, ősi riboszómák modelljét. A kutatóknak végül sikerült azonosítaniuk a riboszómáknak azt a részét (magját), amely az „utolsó univerzális közös őstől” (angolul Last Universal Common Ancestor, röviden LUCA) eredhet. (LUCA az a feltételezett élőlény, amelytől minden mai élőlény származik.) Ezzel az ismerettel fontos támpontot adtak az élet eredetével foglalkozó kutatóknak.