Международная группа ученых из Японии и Израиля сделала открытие, которое может изменить устоявшиеся представления о фундаментальных правилах биологии. Исследователи обнаружили древний белок, способный функционировать даже в своей зеркальной форме, что ранее считалось невозможным. Это открытие не только проливает свет на эволюцию жизни, но и открывает новые горизонты для медицины и синтетической биотехнологии.
В основе всей жизни на Земле лежит явление, известное как гомохиральность. Подобно тому, как левая и правая руки человека являются зеркальными отражениями друг друга, многие молекулы существуют в двух формах. В живых организмах наблюдается строгое предпочтение: белки состоят из «леворуких» аминокислот, а нуклеиновые кислоты, такие как ДНК, — из «праворуких» сахаров. Считалось, что изменение этой «рукости» неизбежно приводит к потере молекулой её биологической функции.
В центре внимания ученых из Института наук о жизни на Земле в Токио, Еврейского университета в Иерусалиме и Института Вейцмана оказался белковый фрагмент, известный как мотив «спираль-шпилька-спираль» (HhH). Эта структура повсеместно встречается у живых организмов и используется для связывания с ДНК и РНК, что указывает на её древнее происхождение. Исследователь Лиам Лонго заметил, что структура этого мотива симметрична, и предположил, что он может быть «обоеруким», то есть способным работать в обеих зеркальных формах.
Чтобы проверить эту гипотезу, команда синтезировала «праворукую» версию белка, являющуюся зеркальным отражением природной «леворукой». Результаты лабораторных экспериментов, описанные в журнале Angewandte Chemie, превзошли все ожидания. Искусственный белок не только смог связаться с обычной ДНК, но и сделал это способом, удивительно похожим на механизм действия его природного аналога. Дальнейшие тесты показали, что и природный белок способен взаимодействовать с зеркальной копией ДНК.
Это открытие поставило перед научным сообществом больше вопросов, чем дало ответов. Пока неясно, почему этот конкретный белок обладает такой функциональной «обоерукостью». Ученые выдвигают несколько предположений. Возможно, эта способность была необходима для взаимодействия с различными структурами ДНК. Более смелая гипотеза гласит, что это может быть реликтом древней эпохи, когда на Земле могла существовать жизнь, основанная на зеркальных молекулах, хотя исследователи подчеркивают, что для таких выводов пока недостаточно данных.
Тем не менее практический потенциал этого открытия огромен. Зеркальные белки могут оказаться более устойчивыми к ферментам человеческого организма, которые обычно распознают только одну «рукость». Это свойство можно использовать для создания более стабильных и долговечных лекарств, особенно для лечения генетических заболеваний или рака. Кроме того, находка открывает новые пути в генной инженерии, создании биосенсоров и даже в астробиологии, расширяя представления о том, какой может быть жизнь за пределами Земли.
