Livets oprindelse indsigt:peptider kan dannes uden aminosyrer

Peptider, en af ​​livets grundlæggende byggesten, kan dannes ud fra de primitive forstadier til aminosyrer under forhold svarende til dem, der forventes på den oprindelige Jord, finder et nyt UCL-studie.

Fundene, udgivet i Natur , kunne være en manglende brik i puslespillet om, hvordan livet først blev til.

"Peptider, som er kæder af aminosyrer, er et absolut essentielt element i alt liv på Jorden. De danner stof af proteiner, som fungerer som katalysatorer for biologiske processer, men de kræver selv enzymer for at kontrollere deres dannelse fra aminosyrer, " forklarede undersøgelsens hovedforfatter, Dr. Matthew Powner (UCL Chemistry).

"Så vi har haft et klassisk kylling-og-æg-problem - hvordan blev de første enzymer lavet?"

Han og hans team har vist, at forstadierne til aminosyrer, kaldet aminonitriler, kan let og selektivt omdannes til peptider i vand, at udnytte deres egen indbyggede reaktivitet ved hjælp af andre molekyler, der var til stede i primordiale miljøer.

"Mange forskere har søgt at forstå, hvordan peptider først blev dannet for at hjælpe livet med at udvikle sig, men næsten al forskning har fokuseret på aminosyrer, så reaktiviteten af ​​deres forstadier blev overset, " sagde Dr. Powerer.

Forløberne, aminonitriller, kræver barske forhold, typisk stærkt sure eller basiske, at danne aminosyrer. Og så skal aminosyrer genoplades med energi for at lave peptider. Forskerne fandt en måde at omgå begge disse trin, laver peptider direkte fra energirige aminonitriler.

De fandt ud af, at aminonitriler har den medfødte reaktivitet til at opnå dannelse af peptidbindinger i vand med større lethed end aminosyrer. Holdet identificerede en række simple reaktioner, at kombinere svovlbrinte med aminonitriler og et andet kemisk substrat ferricyanid, at give peptider.

"Kontrolleret syntese, som reaktion på miljømæssige eller interne stimuli, er et væsentligt element i metabolisk regulering, så vi tror, ​​at peptidsyntese kunne have været en del af en naturlig cyklus, der fandt sted i den meget tidlige udvikling af livet, sagde Pierre Canavelli, den første forfatter til undersøgelsen, der fuldførte den, mens han var på UCL.

De molekyler, der tjente som substrater til at hjælpe med dannelsen af ​​amidbindingerne i eksperimenterne, udgasses under vulkanisme og har sandsynligvis alle været til stede på den tidlige Jord.

"Dette er første gang, at peptider overbevisende har vist sig at dannes uden at bruge aminosyrer i vand, ved at bruge relativt blide forhold, der sandsynligvis vil være tilgængelige på den primitive jord, " sagde medforfatter Dr. Saidul Islam (UCL Chemistry).

Resultaterne kan også være nyttige inden for syntetisk kemi, da amidbindingsdannelse er afgørende for mange kommercielt vigtige syntetiske materialer, bioaktive forbindelser og lægemidler. Metoden, der anvendes i denne undersøgelse, er kemisk ukonventionel, men følger en vej til at ligere (sammenføje) peptider, der efterligner biologiske processer, i modsætning til peptid-opbyggende veje, der er mere almindeligt anvendt i kemilaboratorier, der kører i den modsatte retning og kræver dyre og spildbare reagenser.

Forskerholdet fremmer deres studier ved at søge efter andre veje til peptider ved hjælp af aminonitriler, og undersøge de funktionelle egenskaber af de peptider, som deres eksperimenter har produceret, for bedre at forstå, hvordan de kunne have hjulpet med at sætte gang i livet for 4 milliarder år siden.