Пептиды, один из фундаментальных строительных блоков жизни, могут образовываться из примитивных предшественников аминокислот в условиях, подобных тем, которые ожидаются на первозданной Земле, говорится в новом исследовании UCL.
Выводы, опубликованные в журнале Nature, могут быть недостающей частью головоломки о том, как зародилась жизнь.
Пептиды, представляющие собой цепочки аминокислот, являются абсолютно необходимым элементом всего живого на Земле. Они образуют ткань белков, которые служат катализаторами биологических процессов, но сами требуют ферментов для управления их образованием из аминокислот», - объяснил ведущий автор исследования, доктор Мэтью Паунер (UCL Chemistry).
"Итак, перед нами классическая проблема курицы и яйца - как были получены первые ферменты?"
Он и его команда продемонстрировали, что предшественники аминокислот, называемые аминонитрилами, могут быть легко и избирательно превращены в пептиды в воде, используя преимущества их собственной встроенной реактивности с помощью других присутствующих молекул. в первозданной среде.
«Многие исследователи пытались понять, как пептиды впервые образовались, чтобы помочь развитию жизни, но почти все исследования были сосредоточены на аминокислотах, поэтому реактивность их предшественников не учитывалась», - сказал доктор Паунер..
Прекурсоры, аминонитрилы, требуют суровых условий, обычно сильнокислых или щелочных, для образования аминокислот. И тогда аминокислоты должны быть перезаряжены энергией, чтобы сделать пептиды. Исследователи нашли способ обойти оба этих шага, создавая пептиды непосредственно из богатых энергией аминонитрилов.
Они обнаружили, что аминонитрилы обладают врожденной реактивностью для образования пептидных связей в воде с большей легкостью, чем аминокислоты. Команда определила последовательность простых реакций, объединяющих сероводород с аминонитрилами и другим химическим субстратом феррицианидом, для получения пептидов.
Контролируемый синтез в ответ на внешние или внутренние раздражители является важным элементом регуляции метаболизма, поэтому мы считаем, что синтез пептидов мог быть частью естественного цикла, имевшего место на очень ранней стадии эволюции жизни. - сказал Пьер Канавелли, первый автор исследования, завершивший его в UCL.
Молекулы, которые служили субстратами для образования амидных связей в экспериментах, выделяются во время вулканизма и, вероятно, все они присутствовали на ранней Земле.
«Впервые было убедительно показано, что пептиды образуются без использования аминокислот в воде, в относительно мягких условиях, которые, вероятно, были доступны на примитивной Земле», - сказал соавтор доктор Сайдул Ислам (UCL Chemistry).).
Выводы также могут быть полезны в области синтетической химии, поскольку образование амидной связи необходимо для многих коммерчески важных синтетических материалов, биоактивных соединений и фармацевтических препаратов. Метод, использованный в этом исследовании, является химически нетрадиционным, но следует пути лигирования (соединения вместе) пептидов, который имитирует биологические процессы, в отличие от путей построения пептидов, обычно используемых в химических лабораториях, которые работают в противоположном направлении и требуют дорогих и расточительных реагентов.
Исследовательская группа продолжает свои исследования, ища другие пути образования пептидов с использованием аминонитрилов и исследуя функциональные свойства пептидов, полученных в результате их экспериментов, чтобы лучше понять, как они могли помочь зародиться жизни через 4 миллиарда лет. назад.
Исследование проводилось при поддержке Исследовательского совета по инженерным и физическим наукам, Фонда Саймонса и Фонда Volkswagen.