Peptider, en av livets grundläggande byggstenar, kan bildas från de primitiva prekursorerna till aminosyror under förhållanden som liknar dem som förväntas på den ursprungliga jorden, hittar en ny UCL -studie.

Resultaten, publiceras i Natur , kan vara en saknad pusselbit om hur livet först bildades.

"Peptider, som är kedjor av aminosyror, är en absolut nödvändig del av allt liv på jorden. De bildar tyget av proteiner, som fungerar som katalysatorer för biologiska processer, men de själva kräver enzymer för att kontrollera deras bildning från aminosyror, " förklarade studiens huvudförfattare, Dr Matthew Powner (UCL Chemistry).

"Så vi har haft ett klassiskt kyckling-och-ägg-problem - hur tillverkades de första enzymerna?"

Han och hans team har visat att prekursorerna till aminosyror, kallas aminonitriler, kan enkelt och selektivt omvandlas till peptider i vatten, utnyttja sin egen inbyggda reaktivitet med hjälp av andra molekyler som fanns i urmiljöer.

"Många forskare har försökt förstå hur peptider först bildades för att hjälpa livet att utvecklas, men nästan all forskning har fokuserat på aminosyror, så reaktiviteten hos deras prekursorer förbises, "sa Dr. Powner.

Föregångarna, aminonitriler, kräver hårda förhållanden, vanligtvis starkt sura eller alkaliska, att bilda aminosyror. Och då måste aminosyror laddas med energi för att göra peptider. Forskarna hittade ett sätt att kringgå båda dessa steg, gör peptider direkt från energirika aminonitriler.

De fann att aminonitriler har den medfödda reaktiviteten för att uppnå bildning av peptidbindningar i vatten med större lätthet än aminosyror. Teamet identifierade en sekvens av enkla reaktioner, kombinerar vätesulfid med aminonitriler och ett annat kemiskt substrat ferricyanid, för att ge peptider.

"Kontrollerad syntes, som svar på miljömässiga eller interna stimuli, är en viktig del av metabolisk reglering, så vi tror att peptidsyntes kunde ha varit en del av en naturlig cykel som ägde rum i livets mycket tidiga evolution, sa Pierre Canavelli, den första författaren till studien som slutförde den vid UCL.

Molekylerna som fungerade som substrat för att hjälpa bildandet av amidbindningarna i experimenten avgasas under vulkanismen och sannolikt har alla funnits på den tidiga jorden.

"Detta är första gången som peptider på ett övertygande sätt har visat sig bildas utan att använda aminosyror i vatten, med relativt milda förhållanden som sannolikt är tillgängliga på den primitiva jorden, " sa medförfattaren Dr. Saidul Islam (UCL Chemistry).

Fynden kan också vara användbara inom området syntetisk kemi, eftersom amidbindningsbildning är avgörande för många kommersiellt viktiga syntetiska material, bioaktiva föreningar och läkemedel. Metoden som används i denna studie är kemiskt okonventionell men följer en väg för att ligera (sammanfoga) peptider som efterliknar biologiska processer, till skillnad från peptidbyggande vägar som oftare används i kemilaboratorier som går i motsatt riktning och kräver dyra och slösaktiga reagens.

Forskargruppen fortsätter sina studier genom att söka efter andra vägar till peptider med hjälp av aminonitriler, och undersöka de funktionella egenskaperna hos peptiderna som deras experiment har producerat, för att bättre förstå hur de kunde ha hjälpt till att starta livet för 4 miljarder år sedan.