Científicos del ETH (Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zurich, en Suiza) han sido capaces de probar que una estructura proteínica ampliamente presente en la naturaleza, la amiloide, es teóricamente capaz de autorreplicarse. Este hecho la convierte en una potencial predecesora de las moléculas que se consideran como los pilares básicos de la vida.

Durante mucho tiempo consideradas como una aberración biológica, las amiloides son agregados fibrosos de fragmentos de proteínas cortas. Tienen una mala reputación porque parecen ser la causa de muchos males neurodegenerativos, incluyendo el Alzheimer, el Parkinson y el mal de Creutzfeldt–Jakob.

Sólo recientemente se descubrió que las amiloides aparecen como bloques de construcción funcionales básicos en una amplia gama de formas de vida, desde bacterias, hongos hasta humanos. En vertebrados, juegan un papel en la producción del pigmento melanina. Las células de la levadura, por ejemplo, utilizan agregados amiloides para formar una especie de memoria molecular.

Compuestas de péptidos cortos, las fibras amiloides pueden acelerar las reacciones químicas de forma similar a como lo hacen las enzimas; por eso fueron consideradas durante los últimos años como un candidato a los primeros precursores de las moléculas de la vida. Hasta ahora, sin embargo, les faltaba una propiedad química importante en la abiogénesis: la autorreplicación.

Los primeros defensores de la teoría de las amiloides como precursores de vida incluyen al profesor del ETH Roland Riek y su asistente senior Jason Greenwald, del Laboratorio de Química. En un experimento, han sido ahora capaces de demostrar que las amiloides pueden servir como una base química para la síntesis de péptidos cortos. Y el punto crítico: “Esta habilidad se aplica también de forma potencial a la amiloide misma, lo que significa que sus moléculas pueden autorreplicarse”, asegura Riek. Los investigadores han publicado sus hallazgos en la revista Nature Communications.

El mecanismo de autorreplicación de las fibras amiloides representado esquemáticamente: pieza a pieza, aminoácidos específicos (bloques de construcción de color) se instalan en el sitio correcto y se combinan químicamente. Durante el proceso, la amiloide creciente sirve como plantilla para sí misma. (Ilustración: Lukas Frey / ETH Zurich).

La habilidad de reproducirse a sí misma es considerado un requisito esencial para cualquier forma primaria de vida. Al demostrar que las amiloides pueden autorreplicarse, Riek y su equipo no sólo han arrojado luz a un aspecto increíble de esta proteína, sino que también han desvelado un requisito básico para que el argumento que la relaciona con los primeros pasos de la vida en la Tierra tenga validez.

Casi dos años antes, científicos del ETH ya habían probado en un experimento que las estructuras amiloides pueden formarse espontáneamente con sorprendente facilidad, desde simples aminoácidos que probablemente ya existían en la Tierra cuando carecía de vida, y bajo condiciones de reacción química que parecen muy plausibles en aquellos tiempos primordiales.

La síntesis de péptidos recién descubierta también cumple los requisitos: Greenwald asegura que “el mecanismo de reacción parece ser de naturaleza general. Es estable bajo una amplia variedad de temperaturas y concentraciones salinas, en ambientes tanto ácidos como alcalinos”.

Este descubrimiento refuerza la opinión de los investigadores de que, al principio de la historia evolutiva, las amiloides podrían haber desempeñado un papel central en el desarrollo de formas de vida temprana como portadores de información y unidades catalíticas. Hasta ahora, se consideraba que el ARN era el único precursor posible de la vida porque sus moléculas pueden codificar información y pueden autorreplicarse.

Sin embargo, los investigadores de ETC creen que la hipótesis amiloide es la más plausible. Las moléculas del ARN con función biológica son mucho más grandes y complejas, y es poco probable que se formen espontáneamente en condiciones prebióticas. “Además, las amiloides son mucho más estables que los primeros polímeros de ácido nucleico, y tienen una ruta de síntesis abiótica mucho más simple en comparación con la complejidad de los ARN catalíticos conocidos”, según Greenwald.

Riek duda que pueda llegarse a un conocimiento absoluto en este tema: “Nunca seremos capaces de probar qué hipótesis es la auténtica. Para hacerlo, tendríamos que retroceder a los últimos 4.500 millones de años de evolución. Sin embargo, sospechamos que no hubo un único precursor, sino que hubo varios procesos moleculares múltiples que estuvieron envueltos en la creación de la vida”.

Fuente: ETH.

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