A presença de aminoácidos na Terra prebiótica é amplamente aceita, vindo de processos químicos endógenos ou sendo entregue por material extraterrestre. Por outro lado, As vias plausivelmente prebióticas para os peptídeos frequentemente dependem de diferentes abordagens aquosas, onde a condensação de aminoácidos é termodinamicamente desfavorável. Agora, químicos do Instituto Ruđer Bošković (RBI), em colaboração com colegas da Xellia Pharmaceuticals, demonstraram que a ativação mecanoquímica de estado sólido de glicina e alanina em combinação com superfícies minerais leva à formação de peptídeos.

Esta pesquisa mostra pela primeira vez a utilidade da ativação mecanoquímica para a síntese prebiótica de biomoléculas maiores, como os peptídeos. Os resultados da pesquisa foram publicados na prestigiosa revista científica. Angewandte Chemie .

A química pré-biótica estuda as transformações químicas em condições plausíveis para a Terra primitiva (aproximadamente antes de 4,3-3,7 bilhões de anos atrás) que poderiam ter levado à vida. Uma vez que a superfície da Terra tem mudado por diferentes processos geológicos ao longo do tempo, não há nenhuma evidência histórica que explicaria inequivocamente como a vida apareceu.

É geralmente considerado que a partir do inventário químico primordial, moléculas mais complexas surgiram por evolução química que subsequentemente levaram à vida.

As condições de reação que são aceitas como plausíveis são meios aquosos, interações interfaciais água / rocha, e um ambiente de estado sólido sem água.

Fontes prebióticas de energia mecânica na Terra prebiótica provavelmente incluíram impactos, erosão, intemperismo, tectônica, e terremotos, enquanto as configurações geotérmicas forneceram as entradas locais de energia térmica.

A formação de ligações peptídicas é uma das principais transformações químicas no campo da química pré-biótica. É considerado que os peptídeos desempenharam um importante papel catalítico na formação de outras biomoléculas e foram incluídos na simbiose molecular primordial com os ácidos nucléicos. As estratégias atuais para a síntese de ligações peptídicas prebióticas baseiam-se na ligação de α-aminonitrila em água e no uso de ciclos úmido / seco para a condensação de aminoácidos.

Pesquisadores do RBI, Dr. José G. Hernández, Dr. Krunoslav Užarević, e Ph.D. estudante Tomislav Stolar, em colaboração com cientistas de Xellia, Dr. Ernest Meštrovi, Ph.D. estudante Saša Grubeši e Dr. Nikola Cindro do Departamento de Química da Faculdade de Ciências (Universidade de Zagreb), mostraram que a formação de ligações peptídicas prebióticas mecanoquímicas ocorre na ausência de água.

A equipe descobriu que a moagem mecânico-química de bolas de glicina na presença de minerais como o TiO ₂ e SiO ₂ leva à formação de oligômeros de glicina. Se a mistura de reação for aquecida simultaneamente usando o moinho de bolas termicamente controlado, oligômeros de glicina até Gly ₁₁ são obtidos (11 resíduos de glicina).

Experimentos com dicetopiperazina (DKP), diglicina, e a triglicina mostrou que a formação de ligações peptídicas mecanoquímicas é um processo dinâmico e reversível com formação e quebra simultâneas de ligações peptídicas.

Notavelmente, a moagem de bolas da mistura de glicina e L-alanina resulta na formação de seus hetero-oligopeptídeos. Cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e espectrometria de massa (MS) foram utilizadas para analisar os produtos da reação.

Longos oligômeros de glicina obtidos por meio de uma via mecanoquímica podem ter oferecido acesso a uma biblioteca mais diversa de peptídeos na Terra pré-biótica por meio de modificações químicas, como α-alquilação. Os resultados deste estudo complementam os procedimentos experimentais existentes em química prebiótica e oferecem uma via sintética alternativa para peptídeos que estão ausentes de água.

“A questão da origem da vida é uma das mais importantes da ciência e requer uma abordagem interdisciplinar para estudá-la. agências espaciais como NASA e JAXA investem grandes recursos para adquirir novos insights fundamentais. Por exemplo, As recentes missões de amostragem de asteróides Hayabusa2 e OSIRIS-REx oferecerão pistas sobre o inventário químico disponível durante o tempo em que a vida surgiu na Terra.

"[As] primeiras amostras do asteróide foram trazidas de volta à Terra em dezembro de 2020 e mais são esperadas em 2023. Junto com a identificação de materiais extraterrestres nessas amostras, é importante realizar experimentos de laboratório que explicariam sua presença e mecanismo de formação. Esses estudos fundamentais podem então ser aplicados na química sintética moderna ", diz Tomislav Stolar, primeiro autor da publicação.