Dannelse af kunstig peptidbinding giver spor til skabelse af liv på Jorden

De vigtigste bestanddele i celler, væv, organer, og hele organismer er proteiner, som er bygget ved tilsætning af aminosyrer efter hinanden for at danne lange proteinkæder kaldet polypeptider. Selvom levende celler har avancerede maskiner, der kan opnå denne kædeudvidelse med forbløffende hastighed og nøjagtighed, bestræbelser på at efterligne denne reaktion i laboratoriet for at skabe naturlige peptidprodukter eller peptidlægemidler er forblevet rå og besværlige til sammenligning.

Brug af varianter af aminosyrer kaldet aminosyre, et team ved Osaka University har overvundet disse vanskeligheder for at opnå den nøjagtige og enkle forlængelse af peptidkæder i en hurtig reaktion. Deres arbejde, offentliggjort i tidsskriftet Biokemi , foreslår også, at milliarder af år siden, denne særlige kemiske mekanisme kunne have muliggjort en overflod af større mere komplekse molekyler til at dukke op, muligvis give de betingelser, hvorfra livet til sidst opstod.

I dette studie, teamet fokuserede på at forbedre tidligere bestræbelser på kunstigt at syntetisere polypeptider, hvor en stor hindring var behovet for at inkludere beskyttelsesgrupper. Sådanne beskyttelsesgrupper føjes til funktionelle grupper i et molekyle for at sikre, at en efterfølgende reaktion er specifik. Imidlertid, de kræver, at flere reaktionstrin udføres, hvilket gør proceduren ineffektiv.

"I vores bestræbelser på at forbedre dannelse af kunstig peptidbinding, frem for at fokusere på aminosyrer, vi kiggede i stedet på aminosyre, som inkluderer et svovlatom, "Siger Yasuhiro Kajihara." Vi startede med aminothioacidversionen af ​​phenylalanin som en monomer, og under en reaktion, der varer kun fem minutter, fandt man ud af, at der dannedes peptidkæder indeholdende to til fem phenylalaniner. En alternativ analyse afslørede kæder så længe som 12 phenylalaniner. "

Holdet viste derefter, at forlængelsen af ​​peptidkæden forekom med blandinger af aminosyre og også kun under sure betingelser, hvilket antydede, at oxidation var nøglen til den involverede mekanisme. Teamet bekræftede dette ved at karakterisere reaktionen, og viste også, at det involverede et unikt reaktionsmellemprodukt, hvilket sikrede, at det påtænkte produkt blev genereret nøjagtigt.

"I betragtning af at udvidelsen af ​​almindelige aminosyrer til kæder er en nøglefaktor for livet, vi spekulerede på, om milliarder af år siden, aminosyrer kunne have virket som en forløber for den mere komplekse kemi, der førte til udviklingen af ​​et liv, i betragtning af deres hurtige og enkle inkorporering i kæder, "siger hovedforfatter Ryo Okamoto." Vi fandt ud af, at oligomeriseringsreaktionen også foregik under kemiske forhold, der lignede dem på Jorden, før livet opstod, ved hjælp af reaktionskomponenter såsom jernmalm og svovlsyre, som kunne have været frembragt af vulkansk gas. "

Teamets arbejde giver således ikke kun et effektivt laboratorieværktøj til en række praktiske anvendelser, men også et potentielt indblik i den kemi, hvorfra livet begyndte.