Quel pourrait avoir été le rôle de la première protéine membranaire?

Basé sur ce que nous savons sur les canaux protéiques aujourd’hui, ceux-ci servent à la fois comme un mécanisme pour permettre l’entrée des métabolites nécessaires dans la cellule ainsi qu’une barrière efficace à d’autres solutés. Cependant, il pourrait être simpliste de supposer que ces canaux ont été créés simplement pour servir d’obstacles. Il est probable qu’ils ont fourni un fort avantage évolutif. L’un des avantages qu’ils auraient pu donner à la cellule était la capacité de se maintenir avec un système énergétique.

Si nous supposons que les premières cellules ayant acquis un avantage évolutif et dont les descendants continuent à survivre jusqu’à ce jour, ont été celles qui ont appris à stocker et à utiliser l’énergie, il est probable que ces canaux protéiques étaient des protéines avec des noyaux de fer et de soufre. pourrait aider à catalyser les réactions entre le carbone et l’hydrogène. L’énergie produite dans ces réactions aurait alors pu être utilisée pour pomper des protons créant un fort gradient électrochimique conduisant à la production de molécules comme l’acétylphosphate et le pyrophosphate, semblables à l’ATP, la monnaie d’énergie utilisée par toutes les cellules de notre temps. Ces cellules ont survécu pendant un certain temps tout en conservant les canaux protéiques qui servent de nombreuses fonctions dans le maintien de l’homéostasie cellulaire.

Pour moi, ces deux fonctions sont trop compliquées pour la toute première protéine membranaire, bien qu’elles aient certainement été des premières cibles importantes dans l’évolution.

Je suppose que sur un niveau simple, les premières protéines membranaires ont aidé à donner aux proto-cellules formatrices une plus grande stabilité structurelle, similaire au fonctionnement de certaines protéines de l’enveloppe virale. Les premières cellules risquaient de se rompre facilement, de sorte qu’une cellule ayant une fluidité et une stabilité altérées de la membrane aurait eu un grand avantage évolutif.

Après avoir obtenu cette fonction, une prochaine étape probable serait de faire évoluer les canaux par liaison latérale des protéines membranaires. Différentes mutations pourraient permettre à certains ligands seulement de passer à travers. (La fonction de transporteur suggérée par la question)

Une étape suivante consisterait à faire évoluer les ectodomaines pour lier divers ligands extracellulaires (peut-être dans un but d’adhésion d’abord, puis à divers métabolites), puis à développer des domaines intracellulaires pour transduire des signaux. La première fonction probable pour cela serait d’utiliser des gradients électrochimiques pour produire de la puissance pour la cellule, d’une manière beaucoup plus simple que la façon dont les mitochondries fonctionnent aujourd’hui. Une autre fonction serait de détecter tout type de métabolite, puis de signaler à la cellule ce qu’il faut faire ensuite).

Je voudrais aussi noter que les premières protéines membranaires ont probablement existé dans plusieurs états, c’est-à-dire dans le cytoplasme et dans la membrane, comme le font certaines protéines uniques aujourd’hui. Par conséquent, il a probablement eu un autre but, en plus d’être associé à la membrane. Cela aurait pu faciliter la transition la plus précoce entre les processus cytoplasmiques fluides libres et le processus enzymatique lié aux membranes.

Il n’y avait pas de “la” protéine du premier membre. Il y avait beaucoup de protéines (milliards) qui formaient les membranes des protocellules. Les membranes remplissent plusieurs fonctions: structure, transport, canaux ioniques, etc. Les membranes des protocellules servent à toutes ces fonctions. Une fonction dont nous sommes certains est le transport ionique, car les protocellules ont un potentiel d’action identique à un neurone moderne: Retracement expérimental des origines d’un protocellule

Deux rôles majeurs: la transduction du signal et le transport membranaire des métabolites ou des ions. Voir aussi: J Theor Biol. 2009 Décembre 7; 261 (3): 407-13. doi: 10.1016 / j.jtbi.2009.08.001. Epub 2009 Août 11.

L’appeler une protéine est prématuré.

La première molécule membranaire à part les phospholipides était probablement une protéine intramembranaire hydrophobe utilisée pour stabiliser les membranes dans des environnements à haute température, de sorte que les micelles ou les bicouches ne fondent pas et ne se séparent pas.

En “échange” pour cette fonction, la membrane “protégeait” probablement la molécule des environnements aqueux extérieurs.

Des milliards d’années plus tard, certaines de ces molécules hydrophobes stabilisatrices pourraient muter pour gagner une partie hydrophile qui s’étend dans l’environnement extérieur.

Cela pourrait leur permettre d’agir comme une sorte de canal ou de navette qui peut aider à la régulation de l’osmolarité et empêcher la cellule d’éclater ou de rétrécir.

Plus tard, ce canal pourrait évoluer vers quelque chose qui peut être utilisé pour générer de l’énergie.