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 Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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