发布时间: 2015-07-02
来源：中国科技网
科技日报北京7月1日电 （记者华凌）在地球上出现细胞之前，简单微小的催化剂最有可能具有加速和同步创造生命所必需的化学反应能力。但是这些催化剂如何在同一时间出现，又是怎样演变成两个现代超级酶家族的？美国北卡罗来纳大学医学院的研究人员首次提供直接的实验证据，阐明了原始蛋白是如何具有加速合成蛋白质必需的中枢化学反应的能力，从而创造生命。该研究成果刊登在《生物化学》杂志上。
据物理学家组织网报道，该研究提供的证据表明，在现代生物进化中转化遗传密码的两个主要超级酶家族进化自同一祖先基因的相反链。
北卡罗来纳大学的查尔斯·卡特博士说：“我们发现，一个古老的基因可能利用其相反的两股DNA为不同的两个活性氨基酸催化剂编码。其中一个负责激活蛋白内所需氨基酸，另一个负责激活蛋白外所需氨基酸。”
创造生命的一个主要障碍是如何加速各类化学反应，以使这些反应能在细胞内以相同速率发生。通常它们不仅反应速度慢，且速率各异。将氨基酸与三磷酸腺苷或者是ATP（一种在细胞内传送化学能量的分子）结合的化学反应是生命形成的关键。这种结合使蛋白质能够自组装。若没有催化剂，这种结合反应会比蛋白质合成中任何其他步骤要慢约千倍。
在现代生物细胞中有一个称为氨酰-tRNA的合成酶，可以大大加快这一反应。在设计的实验中，卡特团队将合成酶物理拆开，以显示所有合成酶家族所必有的催化活性——与ATP结合的能力源自哪一部分。结果发现，仅占酶总数量约5%至10%的46个氨基酸链，却表现出超过总量40%的活性。
卡特将这些酶片段称为“初酶”。研究团队发现，“初酶”的酶活性集中在与ATP的活化反应上。这意味着在形成蛋白质的化学反应转化中，这些酶能与最不稳定的缓慢成型结构结合成紧密复合物。卡特说，这些酶复合物为蛋白质形成过程中的催化环节所必需，进而也成为地球生命形成的关键。
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