Когда ранние репликаторы приближались к порогу ошибок, появился новый класс молекул, способных связать закодированную в РНК информацию с каталитической функцией: короткие пептиды с низкой специфичностью. Эти первые функционально активные белки не были современными свёрнутыми ферментами. Они строились из ограниченного пребиотического набора аминокислот и использовали несколько групп основной цепи и боковых цепей для формирования примитивного каталитического кармана.
Что делало их функционально активными?
- Простые структуры: Ранние белки, вероятно, состояли из коротких пептидов или небольших белков, используя ограниченный набор аминокислот. Их каталитическая активность возникала благодаря нескольким группам основной цепи и боковых цепей, которые вместе создавали примитивный карман.
- Отобранная роль: Их вероятная функция заключалась в поддержке репликации путём катализа синтетических реакций — таких как активация нуклеотидов, полимеризация или образование пептидных связей, — которые оказывали обратное влияние на цикл репликации.
- Каталитическое замыкание: В гиперциклической или связанной с трансляцией системе продукты, кодируемые одним участником, могли усиливать синтез или репликацию другими участниками, связывая информацию РНК с белковым катализом.
- Переходные катализаторы: Низкоточная трансляция и репликация ограничивают длину пептидов и каталитическую точность. До эволюции более совершенных механизмов коррекции и трансляции могли поддерживаться только низкоспецифичные протоферменты. Эти белки представляют собой переход от РНК-катализа к белковому катализу — а не внезапное появление современных свёрнутых ферментов.
Пример: примитивный карман
Короткий пептид с несколькими гидрофобными и полярными боковыми цепями мог образовать примитивный карман, который слабо катализирует стадию синтеза, оказывая обратное влияние на репликацию. Такой пептид не был бы точным ферментом; его активность была бы незначительной и подверженной ошибкам, но достаточной, чтобы обеспечить селективное преимущество в условиях порога ошибок.
Каталитический карман протоферментаКороткий пептид, построенный из ограниченного набора аминокислот, образует примитивный карман. Несколько боковых цепей координируют ион металла, создавая слабый каталитический центр, который катализирует стадию синтеза, оказывая обратное влияние на репликацию.
Каталитический карман протофермента
Короткий пептид, построенный из ограниченного набора аминокислот, образует примитивный карман. Несколько боковых цепей координируют ион металла, создавая слабый каталитический центр, который катализирует стадию синтеза, оказывая обратное влияние на репликацию.
