人工肽鍵形成提供了在地球上創(chuàng)造生命的線索

細(xì)胞，組織，器官和整個(gè)生物體的主要成分是蛋白質(zhì)，它們通過(guò)一個(gè)接一個(gè)地添加氨基酸來(lái)形成稱為多肽的長(zhǎng)蛋白質(zhì)鏈。盡管活細(xì)胞具有可以以驚人的速度和準(zhǔn)確度實(shí)現(xiàn)這種鏈延伸的先進(jìn)機(jī)器，但是為了產(chǎn)生天然肽產(chǎn)物或肽藥物而在實(shí)驗(yàn)室中模擬該反應(yīng)的努力相比之下仍然是粗糙和費(fèi)力的。

使用稱為氨基硫代酸的氨基酸變體，大阪大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)克服了這些困難，以便在快速反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)肽鏈的準(zhǔn)確和簡(jiǎn)單的延伸。他們的研究成果發(fā)表在“ 生物化學(xué) ”雜志上，也表明，數(shù)十億年前，這種特殊的化學(xué)機(jī)制可能使更多更大更復(fù)雜的分子出現(xiàn)，從而可能提供最終產(chǎn)生生命的條件。

在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)專注于改進(jìn)以前人工合成多肽的努力，其中一個(gè)主要障礙是需要包括保護(hù)基團(tuán)。將這些保護(hù)基團(tuán)添加到分子內(nèi)的官能團(tuán)中以確保后續(xù)反應(yīng)是特異性的。然而，它們需要執(zhí)行多個(gè)反應(yīng)階段，這使得該過(guò)程效率低下。

“我們努力改善人工肽鍵的形成，而不是專注于氨基酸，而是研究氨基硫代酸，包括硫原子，”Yasuhiro Kajihara說(shuō)。“我們開(kāi)始以氨基硫代酸形式的苯丙氨酸作為單體，在持續(xù)5分鐘的反應(yīng)下發(fā)現(xiàn)含有2到5個(gè)苯丙氨酸的肽鏈形成。另一種分析顯示鏈長(zhǎng)達(dá)12個(gè)苯丙氨酸。”

研究小組隨后表明肽鏈延伸發(fā)生在氨基硫代酸的混合物中，并且僅在酸性條件下發(fā)生，這表明氧化是所涉及機(jī)制的關(guān)鍵。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)表征反應(yīng)證實(shí)了這一點(diǎn)，并且還表明它涉及一種獨(dú)特的反應(yīng)中間體，這確保了準(zhǔn)確產(chǎn)生了預(yù)期的產(chǎn)物。

“鑒于將常規(guī)氨基酸延伸到鏈中是生命的關(guān)鍵因素，我們想知道，數(shù)十億年前，氨基硫代酸是否可以作為導(dǎo)致有感知的生命發(fā)展的更復(fù)雜化學(xué)的先驅(qū)，鑒于他們迅速而簡(jiǎn)單地融入連鎖店，“主要作者Ryo Okamoto說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)，所述低聚反應(yīng)也化學(xué)條件下進(jìn)行類似的那些地球上的生命產(chǎn)生之前，使用反應(yīng)組分，例如鐵礦石和硫酸的酸，這可能已經(jīng)從火山氣體產(chǎn)生”。

因此，該團(tuán)隊(duì)的工作不僅為一系列實(shí)際應(yīng)用提供了有效的實(shí)驗(yàn)室工具，而且還提供了生命開(kāi)始化學(xué)的潛在一瞥。