伦敦大学学院 信用:Unsplash/CC0公共领域 根据UCL研究人员的一项新研究，在地球生命早期进化的一个重要步骤中，氨基酸半胱氨酸的形成提供了重要的催化剂，使最早的蛋白质分子能够在水中形成
所有的蛋白质都是由同样的20个氨基酸组成的
其中之一，半胱氨酸，被认为不存在于生命的起源
尽管半胱氨酸对当今所有生命都至关重要，但尚不清楚它是如何在早期地球上形成的
在发表在《科学》杂志上的一项新研究中，UCL科学家重现了半胱氨酸是如何在生命起源时形成的
此外，他们还观察到，一旦形成，半胱氨酸如何催化水中肽的融合——这是通向蛋白质酶的一个基本步骤
UCL的研究人员使用非常简单的化学物质和化学物质——氰化氢和硫化氢——创造了半胱氨酸，这些物质在早期的地球上可能非常丰富
他们所揭示的途径与当今生物体内合成半胱氨酸的方式非常相似，研究人员认为它们在历史上是有联系的
该研究还发现，半胱氨酸残基通过连接短肽片段来催化水中的肽合成，该研究小组在去年发表在《自然》杂志上的一项研究中发现了短肽片段
资深作者马修·鲍尔纳教授(UCL化学)说:“我们的结果显示了半胱氨酸可能是如何在早期地球上形成的，以及它在蛋白质合成的进化中如何发挥关键作用
“一旦形成，半胱氨酸催化剂就像‘原酶’一样在水中产生肽
这种强有力的化学反应可能已经产生了足够长的肽，可以折叠成类似酶的结构，这种结构可能是蛋白质酶的前体，而蛋白质酶是所有生物的基础
" 合著者和研究员Dr
赛杜尔·伊斯拉姆(UCL化学)说:“我们已经证明腈具有在水中形成肽键所需的内在能量
这是制造肽的最简单的方法，它能与所有20种氨基酸一起工作，这使它变得更加不可思议
“正是这种简单而特殊的化学物质在几十亿年前开启了生命
我们的研究提供了进一步的证据，证明生命分子起源于地球早期的腈化学
" 合著者之一Dr
卡勒姆·福登在博士期间完成了这项工作
D
UCL的一名学生说:“我们发现的肽合成简单、选择性高，并且使用了早期地球上可用的分子
“一个半胱氨酸残基足以产生强大的催化活性
值得注意的是，这种小分子能够在水中、中性酸碱度下以如此高的产率选择性地进行如此重要的(生物)化学反应
" 在讨论他们研究的进一步含义时，波尔纳教授说:“我们通过提供一个简单的解决水中催化肽合成的方法，解决了一个长期存在的生命起源问题
重要的是，催化剂仅仅是由生物的氨基酸构成的
理解半胱氨酸是如何控制地球上最早的肽的形成的，使得从化学到生物的漫长道路看起来有点短，也不那么令人生畏
“我们的研究表明，半胱氨酸首先是通过丝氨酸(生命的另一种氨基酸)的修饰引入到生命的肽中的
这现在提出了关于肽合成的早期进化和编码的重要问题
人们普遍认为半胱氨酸不存在于生命的第一个遗传密码中，这与我们的观察完全吻合
我们的结果表明，编码的丝氨酸可以提供半胱氨酸肽，导致半胱氨酸在进化中的关键作用，甚至在它被分配到生命的遗传密码之前
"
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