Los microbios antiguos que prosperan en algunos de los entornos más extremos del mundo y los humanos de hoy en día tienen más en común de lo que parece, es decir, respiran y conservan energía utilizando un mecanismo molecular similar, uno que se ha adaptado a los cambios ambientales.condiciones durante miles de millones de años.
Los hallazgos, publicados hoy en Celda por científicos del Instituto de Investigación Van Andel VARI, la Universidad de Georgia UGA y la Universidad Estatal de Washington, detallan la estructura de MBH, un complejo molecular involucrado en la respiración microbiana. Las imágenes de resolución casi atómica son las primeras de MBHy demuestre que su estructura es notablemente similar a su contraparte en humanos, Complejo I.
"La naturaleza es realmente buena para encontrar moléculas que funcionan y luego modificarlas y usarlas una y otra vez. Este es un excelente ejemplo", dijo Michael WW Adams, Ph.D., profesor distinguido de UGA Research y Georgia Power queha estado estudiando MBH durante 20 años. "Conocer la estructura de MBH nos proporciona nuevas ideas sobre cómo evolucioné Complex I y cómo podría funcionar".
Casi toda la vida en la Tierra depende de la respiración, que convierte la energía eléctrica en una forma química utilizable. MBH y el Complejo I son partes importantes de este proceso; sin embargo, hasta ahora, la conexión evolutiva entre ellos no estaba clara. La estructura de MBH también ilustraUn mecanismo para transducir energía eléctrica en energía química que es más simple que en el Complejo I.
"La determinación de la estructura de MBH llena algunas piezas faltantes importantes que revelan cómo la vida se ajustó a los cambios radicales en el medio ambiente a lo largo de milenios", dijo Huilin Li, Ph.D., profesor en el Centro de Epigenética de VARI y co-seniorautor del estudio "Esto resuelve un misterio fundamental y antiguo en biología"
MBH se considera un sistema respiratorio antiguo porque se aisló de Pyrococcus furiosus , un microbio que crece mejor en agua hirviendo y que durante miles de millones de años ha establecido su hogar en respiraderos marinos volcánicos. Este ambiente inhóspito, con su mezcla nociva de gases y temperaturas extremas, es similar a las condiciones atmosféricas presentes en muchasplaneta más joven, mucho más volátil.
Aunque muchos aspectos de los dos complejos son similares, el Complejo I cuenta con varios bucles adicionales que le permiten interactuar con más moléculas que MBH, una adaptación que probablemente surgió junto con un cambio en la composición atmosférica de la Tierra.
"Es sorprendente ver que estos dos sistemas distantes relacionados reorganizan sus elementos compartidos para ajustarse a sus diferentes condiciones de vida", dijo Hongjun Yu, Ph.D., primer autor del estudio y científico investigador en el laboratorio de Li. "Parececomo si la naturaleza jugara con sus propios bloques de construcción "
Las diferencias también se reflejan en sus metabolismos; los humanos inhalan oxígeno y exhalan dióxido de carbono, una conversión ayudada por el Complejo I, mientras que P. furiosus usa MBH para expulsar gas hidrógeno, posiblemente abriendo el potencial para su uso como fuente de energía limpia.
MBH se visualizó utilizando el microscopio crioelectrónico Titan Krios de alta potencia de VARI cryo-EM, que es capaz de obtener imágenes de moléculas de 1/10 000 del ancho de un cabello humano. El Krios del Instituto es uno de los menos de 120 microscopios de este tipoen el mundo.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Van Andel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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