Uno sguardo nella preistoria molecolare

Sviluppato un nuovo modello che ricostruisce la storia evolutiva del ribosoma

Cos’hanno in comune gli anelli concentrici nel tronco degli alberi e la struttura dei ribosomi? Molto, secondo un gruppo di ricercatori del Georgia Institute of Technology di Atlanta, che ha recentemente pubblicato su PNAS un articolo nel quale viene presentato un nuovo modello molecolare dell’origine ed evoluzione del sistema di traduzione, cioè quel meccanismo biologico che consente di produrre nuove proteine partendo dall’informazione contenuta nel DNA.

Secondo questo modello, i ribosomi si sarebbero evoluti per accrescimento, cioè per successive aggiunte di segmenti ed espansioni intorno a un nucleo centrale, proprio come accade ai tronchi degli alberi. Ad ogni accrescimento il ribosoma è diventato più grande e complesso ma il nucleo centrale sarebbe stato “congelato”, rimanendo invariato in tutti gli organismi viventi e rappresentando quindi un collegamento diretto con la preistoria della biologia, modellato da processi evolutivi che ancora non comprendiamo a fondo.

Ripercorrendo all’inverso questo processo di accrescimento è stato quindi possibile tentare di ricostruire la storia evolutiva che questo fondamentale organello portava iscritta nella propria stessa struttura. I ricercatori hanno infatti individuato alcune impronte molecolari che indicano i punti in cui nuove aggiunte si sono sviluppate intorno alla struttura di base, e hanno quindi potuto studiare i processi che ne hanno consentito l’assemblaggio. Assemblaggio che, nel corso del tempo, ha cambiato la natura stessa del ribosoma e quindi influito su altre dinamiche biologiche a esso legate. La sua stessa proteinizzazione, secondo gli autori dello studio, avrebbe favorito l’adozione delle proteine in molti altri processi biologici.

Basandosi su questo modello, il gruppo di ricercatori americano ha identificato sei fasi dell’evoluzione del ribosoma dei procarioti, nel corso delle quali esso ha acquisito diverse capacità come il folding dell’RNA, la catalisi e l’associazione di nuove subunità. Altre due fasi sarebbero state necessarie per arrivare alle espansioni tentacolari degli RNA ribosomiali caratteristiche degli eucarioti. 

Oltre a ricostruire l’evoluzione del ribosoma e delle sue subunità, il modello pubblicato su PNAS sembra in grado di spiegare anche quella degli RNA transfer e messaggeri.


Riferimenti:
Anton S. Petrov, Burak Gulen, Ashlyn M. Norris, Nicholas A. Kovacs, Chad R. Bernier, Kathryn A. Lanier, George E. Fox, Stephen C. Harvey, Roger M. Wartell, Nicholas V. Hud, Loren Dean Williams. History of the ribosome and the origin of translation. PNAS. vol. 112 no. 50, 15396–15401

Immagine: By Vossman (Own work) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) or GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], via Wikimedia Commons