| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| ANCESTRAL PROTEINS AS PROXIES FOR BIOMARKER DISCOVERY IN ASTROBIOLOGY | | Autor/a | Dos Santos Severino, Rita Sofía | | Departamento | Automática | | Director/a | Parro García, Víctor | | Codirector/a | Moreno Paz, Mercedes | | Fecha de defensa | 16-07-2024 | | Calificación | Sobresaliente cum laude | | Programa | Investigación Espacial y Astrobiología (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | La búsqueda de vida más allá de la Tierra lleva mucho tiempo cautivando a los científicos y al público. Marte, con sus similitudes con la historia temprana de la Tierra, ha surgido como un candidato principal para albergar vida pasada o presente. Sin embargo, la identificación de biomarcadores en Marte sigue siendo una tarea ardua debido a la dureza del entorno marciano y a las limitaciones impuestas por el funcionamiento a distancia de nuestros actuales métodos de detección.
Desde el descubrimiento de los microorganismos extremófilos, una forma de comprender y evaluar la posible vida marciana consiste en estudiar la vida primitiva en la Tierra, que debió de desarrollarse en condiciones ambientales extremas. En particular, deduciendo los mecanismos moleculares y los rasgos bioquímicos que permitieron a los primeros microorganismos sobrevivir en tales condiciones. En esta tesis, al comparar la estructura y función de proteínas recuperadas mediante reconstrucción de secuencias ancestrales (ASR) y resurrección de proteínas (PR) con sus homólogas modernas, hemos identificado residuos conservados o secuencias peptídicas cortas de importancia funcional. Estas características conservadas, que teóricamente pueden remontarse a cuatro mil millones de años) de la historia de la Tierra, podrían servir también como biomarcadores e indicadores de los procesos metabólicos y la bioquímica de la vida primitiva en Marte.
Este enfoque aquí descrito proporciona un marco para el descubrimiento de biomarcadores mediante la reconstrucción de secuencias ancestrales-resurrección de proteínas (ASR-PR), la identificación de residuos conservados y el cribado ancestral de biomarcadores peptídicos/proteicos.
Utilizando anticuerpos producidos frente a una selección de proteínas ancestrales "resucitadas" (ARP), identificamos péptidos que podrían haber existido en la Tierra precámbrica hace 3-4 mil millones de años en el campo hidrotermal de El Tatio (Chile), un entorno análogo de la Tierra y Marte primitivos. Este entorno era abundante en proteínas de la familia Hsp60 (Heat Shock Protein), chaperonas moleculares ubicuas implicadas en la gestión basal y del estrés de la célula. Realizamos un estudio ASR-PR de esta familia de proteínas y obtuvimos cuatro versiones precámbricas resucitadas que se ensamblan como sus homólogas modernas, y con actividad ATPasa y chaperonina, incluso con menos del 60% de identidad aminoacídica. Algunas de estas ARP mostraron incluso mayor actividad chaperonina, lo que, junto con sus características ancestrales, proporciona un marco para el futuro descubrimiento de biomarcadores, la caracterización paleoambientes y las posibles aplicaciones industriales. En esta tesis demostramos que el enfoque ASR-PR permite viajar en el tiempo hasta un periodo en el que la vida en la Tierra no podría haber sido muy diferente a una hipotética vida marciana. Por lo tanto, la comparación de los ARP y sus homólogos modernos en análogos terrestres proporciona una estrategia prometedora para identificar biomarcadores en el Marte actual. Asumiendo que una hipotética microbiota marciana temprana podría haber evolucionado muy lentamente, debido a las condiciones extremas globales desde muy temprano en la historia de Marte, cualquier vida actual o remanentes ancestrales bien preservados podrían compartir residuos conservados, incluso con significado funcional, y podría ayudarnos a acotar la búsqueda de objetivos de péptidos/proteínas como rastros de vida en el Planeta Rojo. Este enfoque posee un potencial inmenso para mejorar nuestra comprensión de los orígenes de la vida y la posibilidad de vida extraterrestre más allá de la Tierra. |
|
