Molekylärbiologerna som backat bandet tre miljarder år

29 april 2021

En forskargrupp vid Uppsala universitet har lyckats studera flera miljarder år gamla så kallade translationsfaktorer. Dessa är viktiga för cellers produktion av proteiner. Efter att ha undersökt de ”återuppståndna” forntida faktorerna kunde forskarna se att de kunde jobba bredare än dagens mer specialiserade motsvarigheter.

För att kunna överleva och växa till har alla celler har en egen proteinsyntesfabrik. Den består av ribosomer och tillhörande translationfaktorer (ibland kallade översättningsfaktorer) som samarbetar för att allt ska gå rätt i den komplicerade processen. Nästan alla komponenterna i den moderna översättningsapparaten är välkända men hur de här processerna utvecklats under evolutionen har forskarna hittills inte känt till.

Suparna Sanyal, professor vid institutionen för cell
och molekylärbiologi. Foto: David Naylor

I den nya studien har forskargruppen, ledd av Suparna Sanyal, professor vid institutionen för cell och molekylärbiologi vid Uppsala universitet, gjort en rejäl tidsresa. En tidigare studie hade med hjälp av en speciell algoritm förutspått DNA-sekvenser för miljarder år gamla förfäder till en viktig översättningsfaktor som kallas förlängningsfaktor EF-Tu. Uppsalaforskarna utnyttjade dessa DNA-sekvenser för att producera de forntida bakteriella EF-Tu-proteinerna och kunde sedan undersöka deras egenskaper.

3 miljarder år gamla

Forskarna gjorde flera nedslag i den evolutionära historien av EF-Tu. De äldsta proteinerna de skapade var ungefär 3,3 miljarder år gamla.

– Det var fantastiskt att se att proteinerna vi hade fått fram matchade de temperaturer som rådde på jorden vid de motsvarande tidpunkterna. För tre miljarder år sedan var det mycket varmare och att dessa proteiner fungerade bra vid 70 grader C. De 300 miljoner år gamla proteinerna klarade bara 50 graders värme, berättar Suparna Sanyal.

Möjlighet att modellera framtiden

Forskarna kunde konstatera att de forntida förlängningsfaktorerna är kompatibla med olika typer av ribosomer för proteinsyntes och därför kan betraktas som "generalister". Deras moderna motsvarigheter har däremot förvandlats till "specialister". Det gör dem mer effektiva men de kräver specifika ribosomer för att fungera så bra. Resultaten antyder också att ribosomerna troligen utvecklade sin RNA-kärna före de andra associerade översättningsfaktorerna.

– Att vi nu vet hur proteinsyntesens utveckling sett ut fram till nu ger oss en möjlighet att modellera framtiden. Om de inblandade komponenterna redan nu har utvecklats till att bli så här specificerade, vad kommer då att hända i framtiden vid till exempel nya mutationer? säger Suparna Sanyal.

Intressant för läkemedelsforskningen

Att forskarna har visat att det går att återskapa så här gamla proteiner och kunskapen om att riktigt gamla translationsfaktorer fungerar med många olika typer av ribosomer gör att processen skulle kunna bli intressant för proteinläkemedelsforskningen. Om andra delar av proteinsyntesen också var generalister tidigare skulle de gamla varianterna kanske kunna användas tillsammans med icke-naturliga komponenter i framtidens läkemedel.