Три пептида сохраняют свёрнутую Ω-петлю в 98%-й серной кислоте: ЯМР-исследование в растворе
Группа Сары Сигер методом ЯМР показала, что короткие пептиды укладываются в концентрированной серной кислоте, где гидролиз не идёт. Опыты проведены в лаборатории.
Сара Сигер с коллегами сообщили в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences», что три пептида образуют устойчивые, чётко определённые свёрнутые структуры в концентрированной (98% по массе) серной кислоте. pnas.org
Proceedings of the National Academy of Sciencespnas.orgОткрыть источник ↗ Структуры определены методом ЯМР-спектроскопии, в растворе, в лабораторных условиях. Пептиды формируют компактные Ω-петли, стабилизированные взаимодействиями с растворителем и внутримолекулярными водородными связями.
Поиск жизни за пределами Земли сосредоточен на планетах и спутниках с жидкой водой, исходя из предположения, что сложным биомолекулам для устойчивости и работы нужна водная среда. Это предположение исключает такие среды, как облака Венеры из концентрированной серной кислоты, где температура подходящая, но кислотность экстремальная, а воды минимум.
Почему пептидные связи выживают
Обычно считается, что серная кислота разрушает пептидные связи путём кислотно-катализируемого гидролиза. По данным авторов, в 98%-й кислоте воды почти нет, поэтому гидролиз не происходит. Результат указывает на режим, в котором макромолекулярная структура сохраняется в условиях, давно считавшихся несовместимыми с жизнью.
Ранее было показано, что азотистые основания нуклеиновых кислот, аминокислоты, липидные мицеллы и везикулы, а также пептидная нуклеиновая кислота (ПНК) устойчивы в концентрированной серной кислоте. pnas.org
Proceedings of the National Academy of Sciencespnas.orgОткрыть источник ↗ Но устойчивость отдельных молекул не доказывает, что макромолекулы сохраняют свёрнутую форму, нужную для функции; этот пробел и закрывают новые опыты.
Прежние эксперименты и открытые вопросы
Серия началась летом 2020 года, когда 17-летний сын Сигер Макс по её просьбе опускал в серную кислоту насекомых и растения. Она обдумывала зонд для Венеры. Дальнейшие опыты с коллегами показали, что «буквы» ДНК — аденин, тимин, гуанин и цитозин — в кислоте остаются целыми, как и более половины биогенных аминокислот. Сама ДНК распадается, так как её сахарный остов кислоту не выдерживает, а аналог с пептидным остовом при комнатной температуре остаётся целым.
Астробиолог Януш Петковский из Вроцлавского научно-технического университета, соавтор работы, заметил, что устойчивость органических молекул в серной кислоте, похоже, правило, а не исключение. Серная кислота остаётся жидкой при температуре от 10 до 337 °C — диапазон пересекается с водой и шире её.
Авторы отмечают, что результат расширяет круг планетных сред, где возможна сложная химия, и даёт основание вновь рассмотреть химически разнообразные экзопланеты. pnas.org
Proceedings of the National Academy of Sciencespnas.orgОткрыть источник ↗ Приоритетом поиска жизни остаётся вода: её легче обнаружить транзитным методом, применяемым для атмосфер экзопланет, и она охотнее образует облака, чем серная кислота. Сигер, перешедшая из MIT в Университет Торонто, планирует серию миссий к Венере совместно с Rocket Lab.
