2019-07-11 08:11:01
生命起源 肽可以在没有氨基酸的情况下形成

在一项新的UCL研究中,肽是生命的基本组成部分之一,可以在与原始地球上预期相似的条件下由氨基酸的原始前体形成。

发表在“自然”杂志上的研究结果可能是生命最初形成的难题之一。

“肽是氨基酸的链,是地球上所有生命中绝对必需的元素。它们形成蛋白质的结构,作为生物过程的催化剂,但它们本身需要酶来控制它们从氨基酸的形成,”该研究的主要作者,Matthew Powner博士(UCL化学)解释说。

“所以我们有一个经典的鸡蛋问题 - 第一种酶是如何制成的?”

他和他的团队已经证明,氨基酸的前体,称为氨基腈,可以很容易地和选择性地转化为水中的肽,利用它们自己的内在反应性和原始环境中存在的其他分子的帮助。

“许多研究人员试图了解肽首先如何形成以帮助生命发展,但几乎所有的研究都集中在氨基酸上,因此其前体的反应性被忽视了,”Powner博士说。

前体氨基腈需要苛刻的条件,通常是强酸性或碱性的,以形成氨基酸。然后必须用能量补充氨基酸来制造肽。研究人员找到了绕过这两个步骤的方法,直接从富含能量的氨基腈制备肽。

他们发现氨基腈具有先天的反应性,可以比氨基酸更容易在水中形成肽键。该团队确定了一系列简单的反应,将硫化氢与氨基腈和另一种化学底物铁氰化物结合,产生肽。

“受控合成,响应环境或内部刺激,是代谢调节的基本要素,因此我们认为肽合成可能是生命早期发生过程中发生的自然循环的一部分,”皮埃尔卡纳维利说,该研究的第一作者在伦敦大学学院完成了它。

在实验中作为底物帮助形成酰胺键的分子在火山活动期间被排出,并且可能已经存在于地球早期。

“这是第一次在不使用水中的氨基酸的情况下令人信服地显示多肽,使用可能在原始地球上可获得的相对温和的条件,”共同作者Saidul Islam博士(UCL化学)说。

该发现也可用于合成化学领域,因为酰胺键形成对于许多商业上重要的合成材料,生物活性化合物和药物是必不可少的。本研究中使用的方法是化学上非常规的,但遵循连接(连接在一起)模拟生物过程的肽的途径,不像肽构建途径更常用于化学实验室,这些途径反向运行并且需要昂贵且浪费的试剂。

该研究小组正在通过使用氨基腈寻找肽的其他途径进一步研究,并研究其实验所产生的多肽的功能特性,以更好地了解它们如何帮助启动40亿年前的生命。

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