Kudüs İbrani Üniversitesi’nden yeni bir çalışma Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri Hayatın en büyük gizemlerinden birine ışık tutar: Biyoloji neden çok spesifik bir amino asit setine ve özellikle doğa neden proteinlerin temeli olarak alfa amino asitleri seçti.
Dr. Moran Frenkel-Pinter ve laboratuvar üyeleri Sarah Fisher ve Kimya Enstitüsü’nden Yishi Ezer ve İbrani Üniversitesi Nanobience ve Nanoteknoloji Merkezi tarafından yönetilen araştırma, doğal süreçler boyunca erken Dünya’da oluşabilecek, imposeptitlerin özelliklerini araştırdı.
Modern peptitlerden farklı olarak, depsipeptitler ester ve amid bağlarının bir karışımını içerir, bu da prebiyotik koşullar altında oluşmasını kolaylaştırır, ancak zamanla daha az kararır.
Yeryüzündeki her canlı organizma, proteinlerini aynı 20 amino asit setinden oluşturur. Neden bu özel set? Yeni çalışma, yaşamın bu 20 amino aside bağımlılığının kaza olmadığını gösteriyor. Anahtar bir soru onlarca yıldır bilim adamlarını şaşırttı: Yaşam neden tüm prebiyotik dünyada bol olmasına rağmen, beta veya gama meslektaşları üzerinde alfa amino asitlerini tercih etti?
Moleküler montajın bir rol oynayıp oynamadığını test etmek için Frenkel-Pinter ve ekibi, çok çeşitli hidroksi ve amino asitler kullanarak depsipeptitleri sentezledi, daha sonra çözelti içinde kendi kendine bir araya gelme yeteneklerini gözlemledi.
Sonuçlar çarpıcıydı. Alfa asitlerinden inşa edilen depsipeptitler, donma ve çözüldükten sonra bile haftalarca devam eden stabil, damlacık benzeri düzenekler oluşturdu. Buna karşılık, beta tabanlı montajlar, oluşturulursa, çözeltide daha hızlı bir şekilde faz ayrılmış ve önemli ölçüde daha düşük fiziksel stabilite göstermiştir. Araştırmacılar, bu farkın, alfa omurgasının evrimsel “seçiminde” belirleyici bir faktör olabileceğini savunuyor.
Frenkel-Pinter, “Kendini montaj hayatın en temel ön koşullarından biridir.” Dedi. “Bulgularımız, alfa bazlı proto-peptitlerin stabil bölmeler oluşturma üstün yeteneğinin, bugün biyolojide gördüğümüz protein omurgaları için zemin hazırlayarak onlara önemli bir evrimsel kenar vermiş olabileceğini göstermektedir.”
“Evrimin neden belirli bir amino asit setini seçtiği sorusu, çok uzun bir süredir gizem olarak kaldı. Bu uzun süreli soruyu cevaplamak için tek bir adım bile atmak dikkat çekicidir ve bu arayışa katkıda bulunmanın bir ayrıcalığıdır,” dedi bir ustanın bu projesini Fisher ile birlikte liderleştiren Ezerzer.
Fisher, “Burada, ilk kez, depsipeptidlerin modern peptitlere benzer şekilde kendi kendine bir araya gelme yeteneğini gösteriyoruz. Bu bulgular kimyasal evrim alanında bir atılım olsa da, farmasötik endüstrisi gibi diğer alanlar için gelecekteki etkileri olabilir.” Dedi.
Çalışma, alfa ve beta proto-peptit omurgalarının montaj özelliklerinin doğrudan karşılaştırıldığını ilk kez gösteriyor. Moleküler düzeyde stabilitenin kimyasal evrimi etkileyebileceğini göstererek, araştırma, yaşamın en eski yapı taşları için montaj odaklı bir seçim modeli önermektedir.
Bu bulgular, yaşam kökenleri çalışmalarına yeni bir boyut katar, bu da sadece kimyasal reaktivite değil, aynı zamanda prebiyotik kimyadan biyolojiye geçişi şekillendiren uzun süreli kendi kendine montaj kapasitesi olduğunu düşündürmektedir.
