Британские ученые из Университетского колледжа Лондона выяснили, что предшественником АТФ, универсальной энергоемкой молекулы, до появления клеток являлся ацетилфосфат. АТФ начала синтезироваться в ходе реакции между ацетилфосфатом и АДФ в присутствии ионов железа. Исследование опубликовано в журнале PLoS Biology.
АТФ (аденозинтрифосфат) — это молекула, которая используется всеми клетками для получения энергии. Она является энергоемкой, и энергия высвобождается при отщеплении от АТФ фосфатной группировки. При этом на синтез АТФ уходит столько энергии, что в живых организмах для получения одной молекулы требуется шесть реакций, в которых также расходуется АТФ. Из-за этого ученые предполагают, что во время, когда клеток еще не существовало, АТФ была очень редкой молекулой. Вероятнее всего, медиатором для получения АТФ из АДФ (аденозиндифосфата) была некая другая молекула.
Британские ученые предположили, что этой молекулой был ацетилфосфат (AcP), который и сейчас встречается в бактериях и археях и играет роль промежуточного соединения в метаболизме. AcP способен присоединять фосфатную группировку к АДФ в присутствии ионов железа. Британские ученые задались вопросом, могут ли такую же роль выполнять другие малые молекулы, помимо AcP, и могут ли эту реакцию катализировать ионы других металлов. Как показали эксперименты исследователей, ионы других металлов не были так же эффективны, как железо. Что интереснее, ни одна из проверенных учеными малых молекул не была способна так же, как AcP, фосфорилировать АДФ. Единственным кандидатом, хотя и уступающим по эффективности, оказался карбамоилфосфат. Также ученые показали, что AcP не способен присоединять фосфатные группировки ни к каким нуклеозидфосфатам (например, гуанозиндифосфат, цитозиндифосфат), кроме АДФ.
С помощью молекулярного моделирования ученые попытались объяснить специфичность этой реакции. Они предположили, что для образования АТФ из АДФ в присутствии AcP и ионов железа имеют значение малый диаметр и высокая плотность заряда ионов железа, а также конформация промежуточного соединения, которое образуется при сближении всех реагентов.
«АТФ — настолько важная для метаболизма молекула, что я предполагала, что она может образовываться из АДФ вне живых организмов. Я думала, что для проведения такой реакции могут подойти и другие фосфорилирующие агенты или катализаторы на основе ионов металлов, особенно те, которые встречаются в организмах. Однако было удивительно обнаружить, что реакция настолько селективна и требовательна по отношению к субстрату, донору фосфатов и иону металла. То, что эта реакция протекает в воде в нормальных, совместимых с жизнью условиях, также важно для понимания происхождения жизни», — рассказала Сильвана Пинна, главный автор исследования из Университетского колледжа Лондона.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
