Tecnologia Científica

Leis de escala em enzimas podem ajudar a prever a vida 'como não a conhecemos'
Em um novo estudo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences , a equipe identifica padraµes universais na química da vida que não parecem depender de moléculas especa­ficas.
Por Instituto Santa Fé - 28/02/2022


Os pesquisadores descobriram várias leis de escala entre o número de enzimas em diferentes classes de enzimas e o tamanho do genoma de um organismo. Crédito: NASA/Ames/JPL-Caltech

As únicas referaªncias que temos para "vida" são as formas que conhecemos na Terra. Os astrobia³logos suspeitam que a busca por vida aliena­gena, e atémesmo pelas origens da vida na Terra, pode exigir um escopo mais amplo. Uma equipe de pesquisadores financiada pela NASA estãodesenvolvendo ferramentas para prever as caracteri­sticas da vida que não conhecemos. Em um novo estudo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences , a equipe identifica padraµes universais na química da vida que não parecem depender de moléculas especa­ficas.

“Queremos ter novas ferramentas para identificar e atémesmo prever caracteri­sticas da vida que não conhecemos”, diz a professora externa do Santa Fe Institute Sara Imari Walker (Arizona State University), coautora do artigo. "Para fazer isso, nosso objetivo éidentificar as leis universais que devem ser aplicadas a qualquer sistema bioqua­mico. Isso inclui o desenvolvimento de teoria quantitativa para as origens da vida e o uso de teoria e estata­stica para orientar nossa busca por vida em outros planetas."

Na Terra, a vida emerge da interação de centenas de compostos químicos e reações. Alguns desses compostos e reações são encontrados universalmente em todos os organismos da Terra. Usando o banco de dados Integrated Microbial Genomes and Microbiomes, a equipe investigou as enzimas osos impulsionadores funcionais da bioquímica osencontradas em bactanãrias, archaea e eukarya para revelar um novo tipo de universalidade bioquímica.

As enzimas podem ser categorizadas em uma taxonomia de amplas classes funcionais - grupos designados pelo que fazem, desde o uso de moléculas de águapara quebrar ligações químicas (hidrolases) atéo rearranjo de estruturas moleculares (isomerases) para unir grandes moléculas (ligases). A equipe comparou como a abunda¢ncia de enzimas em cada uma dessas categorias funcionais mudou em relação a  abunda¢ncia geral de enzimas em um organismo. Eles descobriram várias leis de escala osrelações quase algora­tmicas osentre o número de enzimas em diferentes classes de enzimas e o tamanho do genoma de um organismo. Eles também descobriram que essas leis não dependem das enzimas especa­ficas dessas classes.

"Aqui descobrimos que vocêobtanãm essas relações de escala sem precisar conservar a associação exata. Vocaª precisa de um certo número de transferases, mas não de transferases particulares", diz o professor da SFI Chris Kempes, coautor do artigo. "Existem muitos 'sina´nimos', e esses sina´nimos escalam de maneira sistema¡tica."

Na Terra, os organismos usam DNA e, atravanãs do RNA, criam protea­nas. Mas as macromoléculas de DNA, RNA e protea­nas nos ajudara£o a identificar a vida em todo o universo, entender as origens da vida na Terra ou desenvolver biologia sintanãtica?

"Como equipe, achamos que isso não éprova¡vel", diz Kempes. As funções que essas macromoléculas servem, no entanto, e as relações de escala metaba³lica observadas na vida orga¢nica baseada na Terra podem ser. “Mesmo que a vida em outros lugares usasse moléculas realmente diferentes, esse tipo de categorias funcionais e leis de escala podem ser conservadas em todo o universo”, observa Kempes.

Os autores adicionais deste estudo são o primeiro autor Dylan Gagler (New York University Langone Health); Hyunju Kim, Bradley Karas, John Malloy e Veronica Mierzejewski (Universidade Estadual do Arizona); e Aaron Goldman (Oberlin College e o Blue Marble Space Institute for Science).

 

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