Forskning viser Krebs cyklus mulig uden metaller eller enzymkatalysatorer, giver nye ledetråde til livets oprindelse

Nylig Furman University-kandidat Trent Stubbs er forfatter til en ny undersøgelse i Naturkemi som fundamentalt kan ændre menneskehedens forståelse af livets oprindelse. Forskningen blev offentliggjort i dag.

Undersøgelsen beskriver, hvordan organiske kemiske reaktioner kunne have startet uorganisk for første gang for milliarder af år siden, ifølge en forskningsopdagelse fra tidligere Furman University bachelor Stubbs.

En af de elementære metaboliske processer kaldes Krebs cyklus, også kendt som citronsyrecyklussen. Forskningen udført af Stubbs og Furman professor i kemi Greg Springsteen repræsenterer første gang Krebs cyklus er blevet replikeret syntetisk.

"Trent startede med nogle små molekyler og fandt ud af, hvordan man får Krebs-cyklussen til at køre, og det kører uden enzymer i vand ved mild pH, " sagde Springsteen. "Disse opdagelser har potentielle anvendelser til at forstå, hvordan livet startede på Jorden, og hvor ellers i universet det kan dukke op."

For at danne deres hypotese, Stubbs og Springsteen startede med at spørge, hvad der er grundlæggende for livet.

"Hvad er der i levende celler?" spurgte Stubbs. "Hvad er nogle af de kernekomponenter, der må have eksisteret meget tidligt? Svaret er citronsyrekredsløbet. Dette er en af ​​de processer, der gør mad til energi. Det er lige meget, om du er menneske, plante, firben, uanset hvad … Så det er sandsynligt, at denne cyklus eksisterede nær livets oprindelse, og det er, hvad dette papir handler om – hvordan kunne enklere versioner af denne cyklus, som nu kræver komplekse biologiske maskiner for at fungere, har fungeret fra begyndelsen uden noget af det udviklede hardware?"

Avisen fik også en plads som tophistorien i Quanta Magazine såvel som animerede versioner af Springsteen og Stubbs, førsteårs ph.d. studerende ved Emory University, optræder i den seneste Stateed Clearly-video, "Hvad er metabolisme-første hypotese for livets oprindelse?"

"Andre videnskabsmænd hyldede betydningen af ​​de nye resultater, såvel som forskernes originalitet og strenge kemiske ekspertise, ", skrev Quanta viceredaktør John Rennie.

Forskningen bag Naturkemi papir var biproduktet af Springsteens rolle som temaleder for et fælles National Science Foundation (NSF) og NASA forskningskonsortium kaldet Center for Chemical Evolution. Springsteen har specialiseret sig i at anvende principperne for mekanistisk organisk kemi til at forstå livet og dets oprindelse, og han og hans elever har arbejdet i mere end et årti med at forsøge at finde ud af, hvordan naturlige kemiske reaktioner kunne have udviklet sig til et selvbærende netværk af metaboliske reaktioner, hvilket er et centralt kriterium for livet.

Springsteen blev udnævnt til en af ​​otte nationale Henry Dreyfus Teacher-Scholar Scholars i 2018, og føderale bevillinger, han har skrevet, har indbragt over 1 million dollars i forsknings- og instrumentfinansiering til Furman i løbet af de sidste fem år.

Stubbs' opdagelse førte også til nye måder at kemisk syntetisere biologiske diagnostiske midler, der bruges i en ny diagnostisk metode til påvisning af kræft og bakteriel infektion kaldet metabolisk fluxanalyse. I erkendelse af det kommercielle potentiale, Springsteen og Stubbs stiftede og lancerede Aconabolics LLC i juli 2018, som opererer ud fra et specielt konstrueret laboratorierum på campus, at kommercialisere disse resultater.

Springsteen og Stubbs er også opfinderne af to patenter, der er resultatet af forskningen, som er den anden og tredje i Furmans historie.

Det Naturkemi udgivelsen er kulminationen på tre års arbejde af Stubbs og Springsteen. De skrev manuskriptet med betydelige input fra Mahipal Yadav og Ram Krishnamurthy fra The Scripps Research Institute.