2019-10-09 16:03:01
可以帮助细胞在早期地球上生存和发展的分子

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为了真正了解人体的工作原理并改善人体健康,研究人员需要弄清楚我们细胞的构成要素。但是随着科学家继续在细胞生物学上取得重大突破,一个重要的问题仍然存在:数十亿年前,细胞是如何形成的?

由Scripps Research的Ramanarayanan Krishnamurthy博士和Trento大学的Sheref Mansy博士领导的一项新研究提供了关于“原始细胞”如何在早期地球出现的解释,并最终导致了到我们今天所知道的细胞。他们的工作发表在《小型》杂志上,表明称为环磷脂的分子可能已经成为原始细胞形成重要内部结构(称为囊泡)的必要成分,这很可能开始了进化过程。

Scripps Research化学副教授Krishnamurthy说:“如果您愿意的话,原始细胞将是今天的细胞祖先。” “它们没有现代电池的全部功能,但是它们具有先驱行为,为后来的发展奠定了基础。”

克里希那穆提(Krishnamurthy)是西蒙斯(Simons)关于生命起源的合作组织的成员,并且是由美国国家航空航天局(NASA)天体生物学计划和国家科学基金会共同资助的化学演化中心的联合任命。像他所在领域的许多人一样,克里希那穆提(Krishnamurthy)对早期囊泡如何起作用感到好奇。

今天的细胞充满了不同的分子和化学反应,但是原生细胞会像囊泡一样简单得多。这些囊泡确实具有的一个特征是内部空心区域,称为内腔-这些空间可以捕获越来越大的分子,这些分子需要完成诸如形成RNA和制造蛋白质等生命所需的构造要素。

最终,由于囊泡的存在,原细胞可以分为更高级的原细胞,这些原细胞从环境中吸收养分以使其生长并再次分裂。

这项新研究提供了一个简单的解决方案,以解决如何形成稳定的囊泡这一难题。过去,研究人员尝试使用称为脂肪酸的分子来构建囊泡,但这些囊泡会与金属离子发生反应并分解。

曼西说:“脂肪酸囊泡不能在地球上发现的许多条件中生存,当然也不能在从类生物分子中获得活性所需的条件类型中生存。” “真实性和稳定性之间的鸿沟使我们很难想象原始细胞是如何出现的。”

研究人员之前从未尝试过使用环磷脂来形成囊泡,但在2018年,克里希那穆提(Krishnamurthy)的实验室发表了《自然化学》研究报告,显示地球早期条件可能导致了环磷脂。

在证明环磷脂可能存在于生命的早期之后,研究人员着手研究这种分子是否可以帮助原生细胞建立囊泡。克里希那穆提说:“我们不知道它们是否足够稳定以至于有用或实用。”

事实证明,新的囊泡出奇地稳定。与脂肪酸囊泡相比,它们承受的物理和化学条件范围更广,包括pH值的变化。实际上,新发现表明环磷脂可能是允许原细胞进化的囊泡的理想基础。

曼西说:“克里希那穆西教授对益生元磷酸化的研究使我们探索了一种新型脂质,该脂质显示出极大的希望,可以帮助我们至少了解构建益生元合理且坚固的原生细胞所必需的化学性质。”

研究人员现在正准备通过更艰苦的测试来运行环磷脂囊泡,从而回答更深层次的问题。他们想知道这些囊泡是否与进化所需的其他重要过程兼容,例如非酶RNA复制。

这项研究“环磷脂增加了对金属离子的原细胞稳定性”,第一作者Ö也参与其中。特伦托大学的Duhan Toparlak; Scripps Research的Megha Karki和Veronica Egas Ortuno。

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