Ученые из Университетского колледжа Лондона обнаружили, что пептиды, один из основных видов строительных блоков жизни, можно формировать из примитивных предшественников аминокислот — при условиях, схожих с теми, что были на Земле незадолго до появления жизни. Возможно, это недостающий элемент в мозаике того, как зарождалась жизнь на планете.
Фото: Дмитрий Лебедев, Коммерсантъ / купить фото
Фото: Дмитрий Лебедев, Коммерсантъ / купить фото
«Пептиды, представляющие собой цепочки аминокислот,— это абсолютно необходимый элемент всякой жизни на Земле. Из них состоят белки, которые выступают катализаторами биологических процессов, но сами по себе они нуждаются в ферментах, контролирующих их формацию из аминокислот,— объясняет руководитель исследования, доктор Мэттью Паунер.— Таким образом, у нас тут классическая проблема курицы и яйца: как были сделаны первые ферменты?»
Доктор Паунер и его исследовательская группа показали, что прекурсоры аминокислот (то есть исходные вещества, из которых состоят аминокислоты), так называемые аминонитрилы, можно легко и выборочно превратить в воде в пептиды, сыграв на их «встроенной» реакционной способности при помощи других молекул исконной среды, в которой формировалась жизнь.
«Многие исследователи пытались понять, как пептиды сформировались и развились в жизнь, но почти все они сосредоточивали свое внимание на аминокислотах, так что реакционные способности их прекурсоров остались неучтенными»,— говорит доктор Паунер.
Чтобы образовать аминокислоты, аминонитрилам необходимо принять участие в реакции гидролиза, а уже потом аминокислоты складываются в пептиды, но лондонские ученые нашли способ обойти эти две ступени и изготовить пептиды напрямую из богатых энергией аминонитрилов.
Оказалось, аминонитрил может сам образовать пептидную связь со значительно большей легкостью, чем аминокислоты. Ученые выявили последовательность простых реакций для получения пептидов: соединения сероводорода с аминонитрилами и другим химическим субстратом — феррицианидом. Молекулы, служившие субстратом при формировании пептидных связей, в экспериментах, естественным образом появляются во время активной вулканической деятельности и, вероятно, присутствовали на «ранней» Земле.
«Контролируемый синтез в ответ на внешние или внутренние стимулы — это важнейший элемент регуляции обмена веществ, так что мы полагаем, что синтез пептидов мог быть частью естественного цикла, произошедшего на самых ранних этапах эволюции жизни»,— говорил Пьер Канавелли, один из авторов исследования. Следующим этапом исследования станет поиск другого пути, который мог привести к формированию пептидов из аминонитрилов, и изучение функциональных свойств пептидов, благодаря которым 4 млрд лет назад на Земле появилась жизнь.
По материалам https://www.ucl.ac.uk/news/2019/jul/origin-life-insight-peptides-can-form-without-amino-acids