頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》在線(xiàn)發(fā)表了一項(xiàng)來(lái)自英國(guó)的研究：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，多肽的合成，竟然可以不需要氨基酸的參與！該研究的官方新聞稿也指出，它有望讓我們更好地了解生命起源之謎。
不是生物專(zhuān)業(yè)的讀者朋友們可能對(duì)“多肽”這個(gè)詞比較陌生，這邊先做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。我們知道，蛋白質(zhì)在生命活動(dòng)中有著各種各樣的重要功能，而蛋白質(zhì)的基本組成部分是氨基酸。多肽同樣由氨基酸組成，但尺寸還不是非常大，關(guān)鍵的三維結(jié)構(gòu)也還沒(méi)有完全形成。因此，簡(jiǎn)單一點(diǎn)看，多肽可以被視為是氨基酸合成蛋白質(zhì)過(guò)程中的中間體。
“多肽是由氨基酸組成的長(zhǎng)鏈，它是地球上所有的生命都需要的關(guān)鍵要素，”本研究的負(fù)責(zé)人，倫敦大學(xué)學(xué)院（University College London）的Matthew Powner教授解釋道：“它們能進(jìn)一步形成蛋白質(zhì)，負(fù)責(zé)生物學(xué)的進(jìn)程。”
盡管科學(xué)家們已經(jīng)理清了氨基酸、多肽、以及蛋白質(zhì)之間的關(guān)系，一個(gè)關(guān)于生命起源的關(guān)鍵問(wèn)題卻始終沒(méi)有得到解決：用氨基酸合成多肽，需要酶的參與；主導(dǎo)這一步驟的酶是種蛋白質(zhì)；但要合成這種蛋白質(zhì)，我們又需要氨基酸先合成多肽……
“這是一個(gè)經(jīng)典的‘先有雞，還是先有蛋’的問(wèn)題。” Powner教授補(bǔ)充道。
先前，很多科學(xué)家都在研究氨基酸如何自發(fā)形成多肽。但反應(yīng)需要的條件極為苛刻，難以實(shí)現(xiàn)。而在這項(xiàng)研究中，這支團(tuán)隊(duì)將注意力放在了氨基酸的前體分子——氨基腈（aminonitriles）上。他們發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)分子天生就具有反應(yīng)活性，無(wú)需先轉(zhuǎn)變?yōu)榘被幔涂梢灾苯有纬啥嚯?。也就是說(shuō)，研究人員們找到了一種不需要氨基酸，就可以合成多肽的方法。
本研究的圖示（圖片來(lái)源：參考資料[1]）
“這是人類(lèi)首次有說(shuō)服力地發(fā)現(xiàn)能夠在不使用氨基酸的條件下，在水里合成多肽。反應(yīng)需要的條件并不嚴(yán)酷，可能在早期的地球上尋找到。”一名研究人員說(shuō)道。
除了給生命起源提供線(xiàn)索，這項(xiàng)研究還有當(dāng)代的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。研究人員們指出，許多具有生物活性的分子，或是合成材料，都需要進(jìn)行類(lèi)似的化學(xué)反應(yīng)。在通常的合成條件下，我們需要事先準(zhǔn)備許多昂貴的材料，造成浪費(fèi)。而這類(lèi)全新的反應(yīng)有望更好地為合成生物學(xué)服務(wù)，帶來(lái)實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。
未來(lái)，科學(xué)家們計(jì)劃進(jìn)一步探索更多類(lèi)似的反應(yīng)，試圖還原出能夠天然合成的多肽鏈，并闡明它們的功能。或許，40億年前生命起源的奧秘，已經(jīng)存在于他們的實(shí)驗(yàn)室中了！
參考資料：
[1] Pierre Canavelli et al., (2019), Peptide ligation by chemoselective aminonitrile coupling in water, Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-019-1371-4
[2] Origin of life insight: peptides can form without amino acids, Retrieved July 10, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-07/ucl-ool070819.php
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