Em uma etapa importante durante a evolução inicial da vida na Terra, a formação do aminoácido cisteína entregue catalisadores vitais, que permitiu que as primeiras moléculas de proteína se formassem na água, de acordo com um novo estudo de pesquisadores da UCL.

Todas as proteínas são construídas a partir dos mesmos 20 aminoácidos. Um desses, cisteína, foi assumido como não tendo estado presente na origem da vida. Apesar de sua importância fundamental para toda a vida hoje, não estava claro como a cisteína poderia ter se formado na Terra primitiva.

Em um novo estudo, publicado em Ciência , Os cientistas da UCL recriaram como a cisteína foi formada na origem da vida. Adicionalmente, eles observaram como, uma vez formado, a cisteína catalisa a fusão de peptídeos na água - uma etapa fundamental no caminho para as enzimas protéicas.

Os pesquisadores da UCL criaram a cisteína usando uma química e produtos químicos muito simples - cianeto de hidrogênio e sulfeto de hidrogênio - que provavelmente seriam abundantes na Terra primitiva. A rota que eles desvendaram se parece muito com a forma como a cisteína é sintetizada nos organismos vivos hoje, e os pesquisadores acreditam que eles estão historicamente ligados.

O estudo também descobriu que os resíduos de cisteína catalisam a síntese de peptídeos na água ao juntar pequenos fragmentos de peptídeos que a equipe havia encontrado anteriormente em um estudo publicado em Natureza ano passado.

O autor sênior, Professor Matthew Powner (UCL Chemistry) disse:"Nossos resultados mostram como a cisteína pode ter se formado na Terra primitiva e como ela poderia ter desempenhado um papel crítico na evolução da síntese de proteínas.

"Uma vez formado, os catalisadores de cisteína se comportam como 'protoenzimas' para produzir peptídeos na água. Esta química robusta poderia ter gerado peptídeos longos o suficiente para dobrar em estruturas semelhantes a enzimas, que seriam os precursores das enzimas protéicas fundamentais para todos os organismos vivos. "

O co-autor e companheiro de pesquisa Dr. Saidul Islam (UCL Chemistry) disse:"Nós mostramos que os nitrilos possuem a energia necessária para formar ligações peptídicas na água. Esta é a maneira mais simples de fazer peptídeos que funciona com todos os os 20 aminoácidos, o que torna tudo ainda mais incrível.

"É precisamente o tipo de simples, ainda especial, química que foi essencial para dar o pontapé inicial na vida há vários bilhões de anos. Nosso estudo fornece mais evidências de que as moléculas da vida descendem da química do nitrilo na Terra primitiva. "

Co-autor principal, Dr. Callum Foden, que completou o trabalho enquanto um Ph.D. estudante na UCL, disse:"A síntese de peptídeos que descobrimos é simples, altamente seletivo e usa moléculas que estavam disponíveis na Terra primitiva.

"Um único resíduo de cisteína é suficiente para produzir uma atividade catalítica robusta. É notável que essas moléculas pequenas possam realizar uma reação (bio) química tão importante, seletivamente na água, em pH neutro, e com rendimentos tão altos. "

Discutindo outras implicações de seu estudo, O professor Powner disse:"Resolvemos um problema antigo para a origem da vida, fornecendo uma solução simples para a síntese de peptídeos catalíticos em água. os catalisadores são construídos apenas a partir de aminoácidos da biologia. Compreender como a cisteína poderia ter controlado a formação dos primeiros peptídeos da Terra fez com que o longo caminho da química até um organismo vivo parecesse um pouco mais curto, e um pouco menos assustador.

"Nosso estudo sugere que a cisteína foi introduzida nos peptídeos da vida pela modificação da serina (outro aminoácido da vida). Isso agora levanta questões importantes sobre a evolução inicial e codificação da síntese de peptídeos. A cisteína é amplamente considerada como não tendo estado presente na primeira vida Código genético, e isso se encaixa perfeitamente com nossas observações. Nossos resultados indicam que a serina codificada pode fornecer peptídeos de cisteína, levando a um papel fundamental para a cisteína na evolução, mesmo antes de ser atribuída ao código genético da vida. "