Химики нашли новое объяснение гомохиральности «живых» молекул
Американские химики в ходе экспериментов с пептидами обнаружили новое объяснение гомохиральности молекул, из которых строится жизнь. Оно основано на дисбалансе односторонних молекул в исходном составе.
Биологические молекулы в большинстве своем хиральны — то есть у них есть зеркальная копия, как у левой ладони есть копия в виде правой. Такие пары существуют в виде энантиомеров, то есть стереоизомеров, устроенных одинаково, но не совмещающихся в пространстве. Однако у молекул, из которых строится жизнь, по неизвестной причине нет хиральных дубликатов. Эту характерную черту называют гомохиральностью или хиральной чистотой. Если в обычных химических реакциях две смеси с лево- или правосторонними молекулами (рацемические смеси) в целом идентичны, то в биологических — наоборот. Смесь из молекул с измененной конфигурацией будет инертна или вовсе токсична, то есть останется «неживой».
Ученые давно пытаются понять, почему молекулы жизни — аминокислоты, углеводы, пептиды — почти всегда встречаются только в односторонней форме. Структуры ДНК и РНК, а также белки построены из молекул, у которых нет пары стереоизомеров: только левовращательные L-аминокислоты и правовращательные D-нуклеотиды. Сами ДНК закручены только в левую сторону. Предполагали, что гомохиральность зависит от разницы физических свойств молекул. Также высказывалась версия, что все дело в случайном нарушении синтеза исходных для молекул веществ.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, предлагает другое объяснение этой загадки. Химики из американского исследовательского центра The Scripps Research Institute синтезировали наборы пептидов и рассмотрели механизмы хирального усиления в гомохиральном и гетерохиральном реагентах.
Сначала исследователи создали дипептидный продукт, то есть соединили две разные аминокислоты при помощи добавления в раствор тиола (по-другому реакция называется лигированием). Авторы не изобрели эту реакцию, но впервые рассмотрели ее с точки зрения возникновения гомохиральности.
В ходе эксперимента выяснилось, что если в процессе образования дипептида в смеси наблюдался дисбаланс энантиомеров в левую сторону, то симметрия нарушалась и молекулы, количество молекул, закрученных налево, доминировало.
Иными словами, если в исходном субстрате левосторонних аминокислот будет чуть больше, то высокая скорость реакции соединения левосторонних аминокислот с правосторонними быстро истощит правосторонние. Вследствие этого растет концентрация левосторонних молекул.
Вдобавок гетерохиральные пептиды слипались и выпадали в осадок, оставляя в смеси только гомохиральные L-аминокислоты. Самое удивительное, по словам авторов, что добавление ахирального катализатора (то есть молекул тиола, которые могут совмещаться) вызвала ту же селективность пептидов в реакции, что и левосторонний катализатор. Как отмечают исследователи, этот факт делает такую систему возникновения гомохиральности в пребиотических условиях более вероятной.
Telegram 
Дзен 
VK Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Каждый год на месторождениях происходят десятки плановых остановок скважин для ремонта или профилактики. Чтобы во время простоев предотвратить выброс нефти и газа на поверхность, скважины глушат и закачивают в них специальные жидкости, в качестве которых нередко используют обратные эмульсии. Раньше считалось, что они безвредны и легко удаляются, поэтому, когда после глушения проницаемость уменьшалась, это списывали на другие факторы — например, отложение парафинов. Комплексно не изучалось, как именно эти составы влияют на снижение добычи. Ученые Пермского Политеха изучили обратные эмульсии и впервые объяснили, как они влияют на проницаемость горных пород. Проведенное исследование позволяет заранее определить, насколько опасен тот или иной состав и какой способ очистки сработает лучше. Это поможет нефтяным компаниям минимизировать потери добычи и избежать дорогостоящих восстановительных работ.
Переход к оседлой жизни и выращиванию кукурузы на юге Анд оказался историей затяжного кризиса. Международная группа ученых выяснила, как местные сообщества и группы мигрантов сообща пытались пережить последствия этой трансформации.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии