Biophysical and structural constraints underlying amino acid alphabet evolution

Abstract

Ačkoliv poslední dvě dekády výzkumu vzniku života byly výrazně pod vlivem teorií tzv. RNA světa, četné experimenty nasvědčují prebiotické syntéze a kondenzaci aminokyselin do jednoduchých peptidů. Prebiotická dostupnost a odolnost takových polymerů je navíc výrazně vyšší než u nukleových kyselin a peptidy tak (nezávisle či v součinnosti s dališími probiotickými hráči) velmi pravděpodobně předcházely vzniku moderních strukturálně a funkčně různorodých proteinů. Exogenní i endogenní scénáře syntézy aminokyselin ukazují na prebiotickou dostupnost více než 90 různých aminokyselin, avšak pouze deset z nich (označovaných jako rané kanonické aminokyseliny) přetrvávaly po celou dobu evoluce života a byly zahrnuty do genetického kódu pro buněčnou proteosyntézu. Zbývající polovina geneticky kódovaných aminokyselin (označovaných jako pozdní kanonické aminokyseliny) byla pravděpodobně zahrnuta po vytvoření jejich biosyntetických drah. Tato práce se zabývá nedostatkem evoluční kontinuity mezi prebiotickou dostupností aminokyselin a aminokyselinovým složením moderního proteomu. Konkrétní cílem této práce bylo určit selekční faktory, které mohly vést k (i) selektivnímu zařazení raných kanonických aminokyselin před jejich neproteinogenními alternativami; a (ii) zařazení pozdních kanonických aminokyselin do...