Исследования могут решить давние затруднения, связанные с началом жизни

Исследования могут решить давние затруднения, связанные с началом жизни
        

Исследовательская группа в Университете Токио воспроизвела синтезированные лестничные супрамолекулы одной руки или хиральности, используя стандартное лабораторное оборудование. Постепенно удаляя растворитель из вращающегося раствора, содержащего нехиральные предшественники, они смогли получить спирали, которые преимущественно скручиваются в определенном направлении. Это исследование может привести к появлению новых и более дешевых методов производства лекарств, а также, наконец, к решению одной из затяжных проблем о том, как началась жизнь.

Одна из самых поразительных особенностей молекул, наиболее важных для жизни – в том числе ДНК, белков и сахаров, – это то, что они обладают «двуручностью», называемой хиральностью. То есть все живые организмы решили полагаться на одну молекулу, в то время как не накладываемое зеркальное отображение ничего не делает. Это немного похоже на владение собакой, которая будет приносить только ваши перчатки для левой руки, при этом полностью игнорируя правую. Это становится еще более загадочным, если учесть, что киральные пары ведут себя одинаково химически. Это делает чрезвычайно трудным получение только одного вида хиральной молекулы, начиная с нехиральных предшественников.

Как и почему ранняя жизнь выбрала один тип подчиненности другому – главный вопрос в биологии, и его иногда называют «вопросом гомохиральности». Одна из гипотез состоит в том, что некоторый ранний дисбаланс нарушил симметрию между левосторонними и правосторонними молекулами, и это изменение было «зафиксировано» в течение эволюционного времени. Теперь исследователи из Токийского университета продемонстрировали, что при правильных условиях макроскопическое вращение может привести к образованию супрамолекул определенной хиральности.

Это было достигнуто с помощью роторного испарителя, стандартного оборудования в химических лабораториях, используемого для концентрирования растворов путем осторожного удаления растворителя. «Ранее считалось, что макроскопическое вращение не может вызвать наноразмерную молекулярную хиральность из-за разницы в масштабе, но мы показали, что хиральность молекул действительно может быть фиксированной в направлении вращения», – говорит первый автор Мизуки Куроха.

Согласно ее теории, некоторые древние биомолекулы, попавшие в первичный вихрь, ответственны за выбор руки, с которой мы остались сегодня.

Эти результаты не только дают представление о происхождении гомохиральности жизни, они также представляют новаторский взгляд на сочетание наноразмерной молекулярной химии и макроскопической динамики жидкости. "

Казуюки Исии, старший автор

Это исследование может также открыть новые пути синтеза хиральных лекарств, которые не требуют хиральных молекул в качестве входных данных.

        

Источник:

Институт промышленных наук, Токийский университет

Журнал:

Куроха, М. ., и др. (2019) Хиральные супрамолекулярные наноархитектуры из макроскопических механических вращений: влияние на энантиоселективное агрегационное поведение фталоцианинов. Angewandte Chemie . doi.org/10.1002/anie.201911366.

      

Source link