为什么所有蛋白质都是左撇子?

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Patrick Wang

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生命基石中的神秘偏差

生命的基础呈现出一种令科学家困惑的奇妙偏差:几乎所有蛋白质都是由氨基酸组成的,而这些氨基酸"左撇子."尽管氨基酸的两种镜像形式(类似左手和右手的手套)在地球早期理论上同样普遍,但这种偏好仍然存在。人们普遍关心的问题是:是什么影响了原始世界对左旋氨基酸的偏爱,从而开创了在生命进化过程中一直保持的先例?

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最新研究的新解释

美国研究人员团队进行的一项突破性研究为这种偏差提供了令人信服的解释。这项研究发表在著名的《自然》(Nature)杂志上,他们细致地分析了氨基酸对(即二肽)的形成率,揭示了优先促进由手性相匹配的氨基酸组成的二肽的机制。这一发现有可能用来解释蛋白质等较大分子中的统一取向,以及在主要由右手糖组成的 RNA 和 DNA 分子中观察到的令人感兴趣的相反偏向。

来自实验和理论的启示

多年来,人们一直在探索生命的奇异性或方向性偏差,并由此提出了各种理论。一些人推测,生命的构成要素可能受到了外力的影响,例如来自太空的偏振光或地球磁场。然而,这些理论缺乏延续初始偏向的机制。

伦敦大学学院的马修-波纳(Matthew Powner)及其团队的最新研究成果揭开了这一谜团。他们探索了很可能存在于地球早期的硫基分子,这种分子能够促进二肽在水中的形成。这一过程与生物体内发现的所有氨基酸兼容,为最初蛋白质的形成提供了一条合理的途径。

在此基础上,斯克里普斯研究所的唐娜-布莱克蒙德团队进一步开展了研究。他们发现,某些硫化合物在作为催化剂时,会优先形成具有混合手性的二肽。起初,这似乎使人们对生命手性的理解变得更加复杂。然而,更深入的分析发现了多米诺骨牌效应:最初对一种氨基酸形式的轻微偏爱会导致同手性(同手性)二肽的显著优势。

多米诺骨牌效应及其影响

在这一过程中,异手性(混合手性)二肽的形成速度更快,逐渐导致最初含量更高的氨基酸形式过剩。这种不平衡增加了形成同手性二肽的可能性。此外,研究人员还观察到,异手性二肽从溶液中析出的速度往往快于同手性二肽,从而使平衡进一步向基于初始混合的单一手性倾斜。

这一机制虽然是在二肽中证明的,但它提出了一个更广泛的原理,可适用于更长肽链的形成,也可能适用于在 RNA 等遗传分子中观察到的手性。

 

构建生命手性的统一理论

这项研究的意义超出了分子水平,有可能为生命起源的一个基本方面提供启示。氨基酸的 "左撇子 "以及 RNA 和 DNA 中糖的相反偏向可能源于类似的统计和化学偏向,未来的研究将继续探索这一假设。

这项开创性的研究不仅推进了我们对生命分子不对称的理解,还为研究地球生命起源开辟了新途径。随着研究人员对生命手性背后机制的深入研究,生命为何偏爱一只手而不是另一只手的谜团将变得不再神秘,使我们更接近于理解我们存在的本质。

 

了解多肽结构:方向、键和生物功能

肽的结构是其功能和生物活性的一个重要方面,由其氨基酸的序列和方向复杂地决定。肽是通过一种氨基酸的氨基与另一种氨基酸的羧基之间的脱水合成作用形成的,形成的共价键称为肽键。这一过程重复进行,形成长长的氨基酸链,这些氨基酸链可以折叠成特定的三维形状,这对发挥其生物作用至关重要。从 N 端(氨基)到 C 端(羧基)的序列不仅决定了肽的结构,还影响着它与其他分子相互作用的能力。组成氨基酸的侧链的物理性质和反应性进一步影响了肽的整体形状和功能,使其具有从信号传递到细胞内催化作用等多种生物活性和功能。了解肽的结构,包括其空间构型和折叠模式,是生物化学和分子生物学的基础,有助于深入了解蛋白质功能、酶活性和疾病的分子基础。

AHB 实验室我们不仅是多肽合成领域的领导者,我们还是生物技术探索先锋的核心。我们的重点不仅仅是掌握多肽的生产技术,我们的愿景是推动整个生物技术领域的创新。我们致力于探索多肽结构和功能的奥秘,揭开分子奥秘的神秘面纱,从而找到突破性的健康解决方案。通过与最新的科学研究和技术进步保持一致,AHB 实验室致力于引领发展,不仅加深我们对多肽的理解,而且为革命性的生物技术应用铺平道路。加入我们的行列,开拓科学新道路,以我们对卓越和创新的坚定承诺,为塑造生物技术的未来做出贡献。

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