Определена ключевая для возникновения жизни молекула

Ученые Ратгерского университета (США) определили молекулу, которая является наиболее вероятным кандидатом, сыгравшим ключевую роль в возникновении жизни. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

Чтобы определить, какая молекула могла быть ключевым ингредиентом первичного бульона, ученые определили базовые структуры белков, позволяющие использовать водород в качестве источника энергии для биохимических реакций. Обратимое биологическое окисление H2 катализируется гидрогеназами — окислительно-восстановительными металлоферментами с железо-железными (Fe-Fe), никель-железными (NiFe) или железосодержащими (Fe) активными центрами.

Серия экспериментов позволила выделить пептид, который удовлетворял базовым требованиям: он был достаточно простым, чтобы спонтанно возникнуть в первичном бульоне, и был химически активным, чтобы получать энергию из окружающей среды для запуска биохимических процессов.

Молекула, названная никельбэком, представляет собой простой пептид из 13 аминокислотных остатков с двумя атомами никеля, которые связаны с атомами азота. Она объединяет в себе элементы активных центров таких крупных природных «наномашин», как [NiFe]-гидрогеназа и ацетил-КоА-синтетаза. В этих ферментах, критически важных для жизнедеятельности клеток, активные центры представляют собой два атома металла, которые связаны с атомами-лигандами, образующими вместе координационный комплекс.

Никель и железо являлись распространенными ионами в лишенных кислорода океанах ранней Земли. Включаясь в активный центр никельбэка, атомы никеля становились мощными катализаторами, привлекая к себе дополнительные протоны и электроны для образования газообразного водорода. Таким образом, никельбэк, вероятно, дал начало самым первым сетям метаболических реакций, в ходе которых происходило окисление и восстановление водорода.

Как пишут авторы, результаты исследования подчеркивают, что современные ферменты, несмотря на их огромную сложность, произошли от простых пептидных предшественников, способных катализировать окислительно-восстановительные реакции, около 3,5-3,8 миллиарда лет назад.