Aşkar edilən paradoksal mexanizmlər - Kimyaçılar həyatın mənşəyində böyük bir boşluğu doldurdular

Molekullar tez-tez şirallıq adlanan struktur asimmetriyaya malikdirlər, yəni onlar insan əllərinin sol və sağ versiyalarına bənzər alternativ, güzgü təsvir versiyalarında görünə bilərlər. Yer üzündə həyatın mənşəyi ilə bağlı ən böyük sirrlərdən biri, zülalların və DNT-nin tikinti blokları kimi biologiyanın demək olar ki, bütün əsas molekullarının yalnız bir şiral formada görünməsidir.

Scripps Research kimyaçıları, iki yüksək profilli araşdırmada, bu tək əlliliyin və ya “homoxirallığın” biologiyada necə qurulduğunu göstərən bu sirr üçün zərif bir həll təklif etdilər.

Tədqiqatlar Milli Elmlər Akademiyasının 5 fevral 2024-cü il tarixində və Təbiətdə 28 fevral 2024-cü ildə dərc edilmişdir. Onlar birlikdə təklif edirlər ki, homoxirallığın yaranması əsasən kinetik rezolyutsiya adlanan kimya hadisəsi ilə bağlıdır. bir şiral forma daha sürətli istehsal və/və ya daha yavaş tükənmə səbəbindən digərindən daha bol olur.

Donna Blackmond, Ph.D., professor və Con C. Martin kafedrasının sədri deyir: “Xüsusi molekullarda, məsələn, spesifik amin turşularında homoxirallığın necə meydana gəldiyinə dair bir çox təkliflər var idi, lakin bizim daha ümumi bir nəzəriyyəyə ehtiyacımız var idi”. Hər iki tədqiqata rəhbərlik edən Scripps Research-də Kimya Departamenti.

Magistr tələbəsi Jinhan Yu və doktoranturadan sonrakı tədqiqat işçisi, PhD Min Deng, iki tədqiqatın ilk müəllifləri idi.

Homohirallıq tapmacası

“Həyatın mənşəyi” kimyası ötən əsrin çox hissəsində məşğul bir sahə olmuşdur. Onun praktikantları ilk DNT-ləri, RNT-ləri, şəkərləri, amin turşularını və həyatı təmin edən digər molekulları istehsal etmək üçün erkən, “prebiotik” Yerdə baş verən onlarla əsas reaksiya aşkar etdilər. Bununla birlikdə, bu işdən əskik olan, homohirallığın ortaya çıxması üçün inandırıcı bir prebiyotik nəzəriyyə olmuşdur.

Blackmond deyir: “Bu sahədə ilk bioloji molekulları yarada biləcək inandırıcı reaksiyalar axtararkən xirallıq problemini görməməzlikdən gəlmək tendensiyası var”. “Bu, əsəbiləşdiricidir, çünki homoxirliyə üstünlük verən reaksiyalar olmasaydı, həyatımız olmazdı.”

Xiral molekullar yaradan adi kimyəvi reaksiyalar sol və sağ əlli formaların bərabər (“rasemik”) qarışıqlarını verir. Biologiyadan kənarda, bu qarışdırma adətən əhəmiyyət kəsb etmir, çünki hər iki forma adətən oxşar və ya eyni xüsusiyyətlərə malikdir. Bununla belə, biologiyada geniş homoxirallığın nəticəsi olaraq, adətən belə olur ki, şiral molekulun yalnız sol və ya sağ əlli forması faydalı xüsusiyyətlərə malikdir – digəri təsirsiz və ya hətta zəhərli ola bilər. Beləliklə, hüceyrələr tez-tez yüksək inkişaf etmiş fermentlərdən istifadə edərək spesifik şiral formalar əldə etmək üçün reaksiyalara rəhbərlik edirlər.

Prebiotik Yer kürəsində belə fermentlər olmazdı, bəs homoxirallıq necə yarandı?

Paradoksal nəticə

Proceedings of the National Academy of Sciences jurnalında apardıqları araşdırmada Blackmond və onun komandası amin turşuları üçün bu problemə toxundular. Bu kiçik üzvi molekullar yer üzündəki bütün canlılar tərəfindən zülallar üçün tikinti blokları kimi istifadə olunur, lakin biologiyada yalnız sol əlli şiral formada mövcuddur.

Tədqiqatçılar , kompleks fermentləri istisna edən nisbətən sadə, inandırıcı prebiyotik kimyadan istifadə edərək, amin turşusu istehsalında transaminasiya adlanan mərkəzi prosesdə homohirallığı çoxaltmağa çalışdılar .

İlkin sınaqlarda komandanın eksperimental reaksiyası işə yaradı və digərinə qarşı bir şiral formaya görə zənginləşdirilmiş amin turşuları əldə etdi. Problem onda idi ki, üstünlük verilən forma biologiyanın istifadə etmədiyi sağ əlli forma idi.

Blackmond deyir: “Bir müddət sıxışdıq, amma sonra ampul yandı – reaksiyanın bir hissəsini tərsinə edə biləcəyimizi anladıq” dedi.

Bunu etdikdə, reaksiya artıq üstünlük verilən sağ əlli amin turşularını yaratmadı. Kinetik həllin parlaq bir nümunəsində, o, sağ əlli versiyaları üstünlüklə istehlak etdi və tükəndi – daha çox arzu olunan sol əlli amin turşularını buraxdı. Beləliklə, canlı hüceyrələrdə istifadə olunan amin turşuları üçün homoxirallıq üçün məqbul bir yol kimi xidmət etdi.

Hamısını bir-birinə bağlamaq

For the Nature study, the chemists explored a simple reaction with which amino acids in the earliest life forms might have been linked together into the first short proteins (also known as peptides). The reaction had been published earlier by another researcher, but had never been investigated for its ability to produce homochiral peptides from racemic or near-racemic mixes of amino acids.

Once again, the chemists ran into what seemed to be an insurmountable obstacle: They discovered that in forming peptide chains of amino acids, the reaction worked faster for linkages of left-handed with right-handed amino acids—the opposite of the desired homochiral peptides.

Still, the team persevered. Ultimately, they discovered that when one type of amino acid in the starting pool of amino acids had even a moderate dominance of the left-handed form—as their other study made plausible—the faster reaction rate for left-handed-to-right-handed linkages preferentially depleted right-handed amino acids, leaving an ever-greater concentration of left-handed ones. Additionally, the left-right-left-right peptides had a stronger tendency to clump together and fall out of solution as solids. These kinetic resolution-related phenomena thus ended up yielding a surprisingly pure solution of almost fully left-handed peptides.

To Blackmond, the seemingly paradoxical mechanisms uncovered in these studies offer the first convincing and broad explanation for the emergence of homochirality—an explanation that probably works not only for amino acids, she says, but also for other fundamental molecules of biology such as DNA and RNA.

References: “Prebiotic access to enantioenriched amino acids via peptide-mediated transamination reactions” by Jinhan Yu, Andrea Darú, Min Deng and Donna G. Blackmond, 5 February 2024, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2315447121

“Symmetry breaking and chiral amplification in prebiotic ligation reactions” by Min Deng, Jinhan Yu and Donna G. Blackmond, 28 February 2024, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-024-07059-y

SHARE TWEET REDDIT EMAIL SHARE

NASA Extends Exploration for 8 Planetary Science Missions – Substantial Potential for New Discoveries

BİOLOGY

Scientists Uncover the Biological Causes of Social Withdrawal

EARTH

The Science Behind the Bright Apocalyptic Orange Sky That Was Seen on the West Coast [Video]

HEALTH

Study Shows Poor Sleep Linked to Alzheimer’s Disease

Oxatan ilə toqquşmalar Ulduzların əmələ gəlməsinə səbəb olur

SPACE

Galactic Crash With Sagittarius May Have Triggered the Formation of Our Solar System

Biz tövsiyə edirik

Sağ və solaxay oğlanlarda əl funksiyasının diferensial yanallığıRoberta J. Mandell və başqaları, American Journal of Occupational Therapy, 1984
Motor Dəqiqlik Testində Uşaqlarda Əllər Arasındakı Performans Fərqi – Yenidən İşlənmişSuzanne M. Smith, American Journal of Occupational Therapy, 1983
Sağ-Dominant, 6-9 Yaşında Əl Gücü və Meyilli UzatmaO. Jayne Bowman et al., American Journal of Occupational Therapy, 1984
Tutuş Gücü və Əl Dominantlığı: 10% Qaydasına meydan oxumaqPaul Petersen et al., American Journal of Occupational Therapy, 1989
3-6 Yaş arası Uşaqlarda Sferik Tutma GücüLisa Link et al., American Journal of Occupational Therapy, 1995

Biofilm daşıyan mikroblarla mübarizə, Qlobal Çağırışlar, Təşəbbüslər və Mövcud Yeni Terapevtiklər/Antibiofilm Strategiyaları: Hekayəvi Elmi RekordYaşıl və Aşağı Karbon İqtisadiyyatı
Daha Yaşıl Gələcəyə Doğru: Qlobal Davamlılıq üçün Aqromeşə Təsərrüfatının GenişləndirilməsiKamleş Verma və başqaları, Yaşıl və Aşağı Karbon İqtisadiyyatı, 2024
Xiral saf metoprolol süksinatın dəyişdirilmiş buraxılış formulunun çoxdəyişənli təhlili və hesablama proqnozuVikram Gharge və başqaları, Qabaqcıl Mühəndislik Elmləri Arxivləri, 2023
Dinamik proseslərin qalan faydalı ömrünü proqnozlaşdırmaq üçün Dinamik Neyron Şəbəkə Memarlığı DizaynıSilvio Simani et al., Data Science və Intelligent Systems jurnalı, 2023
Pəhriz əlavələrinin alınmasına təsir edən amillərin təhliliSohela Malik və başqaları, Hərtərəfli Biznes İdarəetmə Araşdırmaları Jurnalı, 2024

I consent to the use of Google Analytics and related cookies across the TrendMD network (widget, website, blog). For more information, see our Privacy Settings and Terms of Use.YesNo

1 COMMENT”AŞKAR EDİLMİŞ PARADOKSAL MEXANİZMLƏR – KİMYAÇILAR HƏYATIN MƏNŞƏYİNDƏ BÖYÜK BİR BOŞLUĞU DOLDURDULAR” MÖVZUSUNDA

skab | 10 aprel 2024-cü il, saat 22:27 | Cavab verinBio-proses enerjinin molekulyar fazasında təbiətin virtual hadisəsinin kütləvi hissəciklərə bölünməsinin pozulmasıdır. Kəşf edilməmiş bir şey ola bilər ki, bu da bioloji kütlənin fiziki ağrı və ya həyatın sona çatması halında reaksiya verdiyini ortaya çıxardı, qeyri-bioloji kütlədə belə deyil. Əgər insan biomolekulyar prosesi qeyri biomolekulyar prosesdən fərqləndirən kəşf olunmamış fenomeni kəşf etsəydi, insan ideyası doğru olardı.

Şərh yaz

E-poçt ünvanı isteğe bağlıdır. Əgər təqdim olunarsa, e-poçtunuz dərc olunmayacaq və paylaşılmayacaq.

Şərh

E-poçt

Növbəti dəfə şərh yazmaq üçün adımı, e-poçtumu və vebsaytımı bu brauzerdə yadda saxlayın.

ABUNƏ OL

SciTechDaily: 1998-ci ildən bəri ən yaxşı elm və texnologiya xəbərlərinin evi. E-poçt və ya sosial media vasitəsilə ən son elmi-texniki xəbərlərdən xəbərdar olun.
> E-poçt Digestinə Pulsuz Abunə olun

POPULYAR MƏQALƏLƏR

22 MAY 2024-CÜ İL

Niyə bəzi insanlar yeməyi dayandıra bilmirlər: Alimlər BMI ilə əlaqəli unikal beyin dövrəsini kəşf etdilər

İki beyin sahəsi arasında yeni müəyyən edilmiş əlaqə yemək davranışına nəzarətə təsir edə bilər. Bu yaxınlarda aparılan bir araşdırma göstərir ki, beyin sahələri arasında daha zəif əlaqə…DAHA ÇOX OXU

22 MAY 2024-CÜ İL

Yaddaşın Kilidinin Açılması: Neyroloqlar Beyin nəyi yadda saxlamağa qərar verdiyini açıqlayır

22 MAY 2024-CÜ İL

“Məlum olan hər hansı digər araxnidlərdən fərqli olaraq” – Alimlər tikanlı ayaqları olan qəribə 308 milyon illik məxluq kəşf ediblər

22 MAY 2024-CÜ İL

Ordu qurdları Şimali Texası...

Vyetnam zooparklarında 47 pələng...

Reaksiya ilə üzləşən AB...

Rəng, hər yerdə rəng...

Geriyə doğru bir addım:...

Görünməmiş Atmosfer Çayı Sakit...