एक न्यूक्लिक एसिड-बंधन प्रोटीन का प्राथमिक उभार चरण विभाजन और सांख्यिकीय ऑर्निथिन से आर्जिनिन रूपांतरण के माध्यम से

डि नोवो उभार अव्यवस्थित पेप्टाइड्स से संरचित प्रोटीन में संक्रमण की मांग करता है, जिनके पास अच्छी तरह से परिभाषित कार्य होते हैं। हालाँकि, क्या पेप्टाइड्स विकासात्मक महत्व के कार्य दे सकते हैं, और ऐसे पेप्टाइड्स आधुनिक प्रोटीन में कैसे विकसित हो सकते हैं? प्रारंभिक प्रोटीन एक और भी बड़ी चुनौती प्रस्तुत करते हैं, क्योंकि ये संभवतः गैर-जीव, स्वाभाविक रूप से संश्लेषित अमीनो एसिड पर आधारित थे। यहाँ हमने पूछा कि क्या एक प्राथमिक कार्य, जैसे न्यूक्लिक एसिड बाइंडिंग, ऑर्निथिन के साथ उभर सकता है, जो एक बुनियादी अमीनो एसिड है जो गैर-जीव के रूप में बनता है लेकिन आधुनिक प्रोटीन में अनुपस्थित है। हमने पूर्वज अनुक्रम पुनर्निर्माण और अनुभवात्मक विघटन को जोड़कर एक धीरे-धीरे विकासात्मक पथ को उजागर किया जो एक पेप्टाइड से एक सर्वव्यापी न्यूक्लिक एसिड-बंधन प्रोटीन की ओर ले जाता है। इस पथ पर मध्यवर्ती में 10 अमीनो एसिड प्रकारों से बने अनुक्रम-नकल किए गए कार्यात्मक प्रोटीन शामिल हैं, जिनमें ऑर्निथिन एकमात्र बुनियादी अमीनो एसिड है। ऑर्निथिन साइड चेन को एक गैर-जीव रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा आर्जिनिन में और संशोधित किया गया, जो संरचना और कार्य दोनों में सुधार करता है। इस पथ के साथ, कार्य आरएनए के साथ चरण विभाजन (कोएकर्वेट्स) से लेकर उत्सुक और विशिष्ट डबल-स्टैंडेड डीएनए बाइंडिंग तक विकसित हुआ। हमारे परिणाम सुझाव देते हैं कि चरण-विभाजित पेप्टाइड्स प्रारंभिक प्रोटीनों के उभार के लिए एक विकासात्मक संसाधन हो सकते हैं, और यह कि ऑर्निथिन, आर्जिनिन में इसके बाद की संशोधन के साथ, संभवतः सबसे पहले के बुनियादी अमीनो एसिड हो सकते हैं।