人工肽鍵形成提供了在地球上創(chuàng)造生命的線索

細胞，組織，器官和整個生物體的主要成分是蛋白質(zhì)，它們通過一個接一個地添加氨基酸來形成稱為多肽的長蛋白質(zhì)鏈。盡管活細胞具有可以以驚人的速度和準確度實現(xiàn)這種鏈延伸的先進機器，但是為了產(chǎn)生天然肽產(chǎn)物或肽藥物而在實驗室中模擬該反應的努力相比之下仍然是粗糙和費力的。

使用稱為氨基硫代酸的氨基酸變體，大阪大學的一個團隊克服了這些困難，以便在快速反應中實現(xiàn)肽鏈的準確和簡單的延伸。他們的研究成果發(fā)表在“ 生物化學 ”雜志上，也表明，數(shù)十億年前，這種特殊的化學機制可能使更多更大更復雜的分子出現(xiàn)，從而可能提供最終產(chǎn)生生命的條件。

在這項研究中，該團隊專注于改進以前人工合成多肽的努力，其中一個主要障礙是需要包括保護基團。將這些保護基團添加到分子內(nèi)的官能團中以確保后續(xù)反應是特異性的。然而，它們需要執(zhí)行多個反應階段，這使得該過程效率低下。

“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。“我們開始以氨基硫代酸形式的苯丙氨酸作為單體，在持續(xù)5分鐘的反應下發(fā)現(xiàn)含有2到5個苯丙氨酸的肽鏈形成。另一種分析顯示鏈長達12個苯丙氨酸。”

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制的關(guān)鍵。該團隊通過表征反應證實了這一點，并且還表明它涉及一種獨特的反應中間體，這確保了準確產(chǎn)生了預期的產(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致有感知的生命發(fā)展的更復雜化學的先驅(qū)，鑒于他們迅速而簡單地融入連鎖店，“主要作者Ryo Okamoto說。“我們發(fā)現(xiàn)，所述低聚反應也化學條件下進行類似的那些地球上的生命產(chǎn)生之前，使用反應組分，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，該團隊的工作不僅為一系列實際應用提供了有效的實驗室工具，而且還提供了生命開始化學的潛在一瞥。