Биохимики из Университета Рутгерса назвали химическое вещество, которое, вероятно, запустило переход от пребиотической химии (органических молекул, существовавших до возникновения жизни) к биологическим системам. Пептид Nickelback состоит из 13 аминокислот и связывает два иона никеля. Его можно использовать в качестве биосигнатуры для поиска планет, находящихся на грани зарождения жизни.
Где-то между 3,5 и 3,8 млрд лет назад на Земле произошел переломный момент, связанный с возникновением жизни. Исследователи полагают, что причиной этого изменения стало появление небольших белков-предшественников, которые запустили метаболические реакции.
В поисках таких веществ биохимики изучили существующие современные белки, связанные с метаболическими процессами. Зная, что белки слишком сложны, чтобы появиться на раннем этапе, они сократили их до базовой структуры — пептидов, состоящих из нескольких аминокислот. В результате серии экспериментов они пришли к выводу, что лучше всего на эту роль подходит Пептид из 13 аминокислот и двух ионов никеля.
Пептид Nickelback (в центр) и современные сложные ферменты: [Ni-Fe] гидрогеназа (слева) и ацетил-КоА-синтетаза (справа). Изображение: Jennifer Timm et al., Science Advances
Никель был распространенным металлом в первых океанах, отмечают ученые. При связывании с пептидом атомы этого металла становятся мощными катализаторами, привлекая дополнительные протоны и электроны и производя газообразный водород. Исследователи пришли к выводу, что водорода также было больше на ранней Земле, и он был бы важным источником энергии для метаболизма.
Результаты исследования показали, что у Nickelback достаточно простая структура, чтобы спонтанно сформироваться в первичном бульоне. При этом он достаточно химически активен, чтобы получать энергию из окружающей среды для запуска биохимического процесса.
Наша работа показывает, что простые белковые метаболические ферменты не только возможны, но также что они очень стабильны и очень активны, что делает их вероятной отправной точкой для жизни.
Викас Нанда, соавтор работы из Центра передовых биотехнологий и медицины Университета Рутгерса
