La prima proteina sintetica replicante

Per la prima volta è stata creata una proteina sintetica in grado di compiere, in modo autonomo, la più basilare delle funzioni vitali: l’autoreplicazione. Si tratta di un processo fondamentale, perché permette la duplicazione delle cellule e il passaggio dell’informazione genetica dai “genitori” alla “prole”. Lo studio, pubblicato su Science dai ricercatori dello Scripps Research Institute di San Diego (Usa), segna un passo avanti nella comprensione dei meccanismi alla base dell’origine della vita.

Secondo una delle teorie evolutive più accreditate, la prima molecola in grado di duplicarsi, dando origine a molecole “figlie”, non sarebbe stata il Dna (acido desossiribonucleico, formato da due “stringhe” che si attorcigliano nella famosa struttura a doppia elica), ma l’Rna (acido ribonucleico, formato da una sola “stringa”), che trasporta l’informazione contenuta nel Dna fuori dal nucleo della cellula.

La prova di questa teoria (cioè di un mondo primordiale a Rna) potrebbe ora venire dall’ultimo di una serie di esperimenti che tentano di far replicare in provetta l’Rna. “In passato sono state create in laboratorio delle nuove molecole di Rna a partire da enzimi già formati, che ne facilitavano la sintesi”, spiega il biochimico Gerald Joyce, coordinatore della ricerca: “Ora, invece, abbiamo duplicato una piccola molecola di Rna partendo da zero, senza l’aiuto di alcun agente biologico”. Dapprima la molecola, denominata R3C, si è dimostrata capace solo di “incollare” due piccole sequenze di Rna, dando luogo a un clone di sé stessa. Successivamente i ricercatori hanno creato una variante capace di unirsi a due altre molecole per formare un primo sistema Rna-ribosoma, in grado di sintetizzare un’altra proteina. Ovvero di far avvenire un’autocatalisi.

Gli scienziati hanno anche trovato quali sequenze di Rna siano più adatte a costituire questi sistemi, facendo competere frammenti diversi di Rna (provocando, cioè, delle mutazioni casuali e selezionando solo i sistemi più efficienti). I frammenti, combinandosi tra loro, hanno costruito 288 diversi sistemi. Tuttavia, solo poche sequenze si sono rivelate capaci di catalizzare le reazioni per sintetizzare proteine.

“Le prime molecole di materiale genetico, però, dovevano essere in grado di autoassemblarsi anche a partire da singole basi azotate, e non solo da sequenze precostituite”, commenta Micheal Robertson, autore di un analogo studio pubblicato sempre su Science nel 2007. Senza dubbio, continua il ricercatore, siamo sulla buona strada per comprendere i meccanismi che hanno dato luogo ai primi organismi unicellulari. (i.n.)