Peptides, l'un des éléments fondamentaux de la vie, peut être formé à partir des précurseurs primitifs d'acides aminés dans des conditions similaires à celles attendues sur la Terre primordiale, trouve une nouvelle étude de l'UCL.

Les résultats, Publié dans La nature , pourrait être une pièce manquante du puzzle de la première formation de la vie.

"Les peptides, qui sont des chaînes d'acides aminés, sont un élément absolument essentiel de toute vie sur Terre. Ils forment le tissu des protéines, qui servent de catalyseurs aux processus biologiques, mais ils ont eux-mêmes besoin d'enzymes pour contrôler leur formation à partir d'acides aminés, " a expliqué l'auteur principal de l'étude, Dr Matthew Powner (UCL Chimie).

« Donc, nous avons eu un problème classique de poulet et d'œuf – comment les premières enzymes ont-elles été fabriquées ? »

Lui et son équipe ont démontré que les précurseurs des acides aminés, appelés aminonitriles, peuvent être facilement et sélectivement transformés en peptides dans l'eau, tirant parti de leur propre réactivité intégrée avec l'aide d'autres molécules présentes dans les environnements primordiaux.

"De nombreux chercheurs ont cherché à comprendre comment les peptides se sont d'abord formés pour aider la vie à se développer, mais presque toutes les recherches se sont concentrées sur les acides aminés, ainsi la réactivité de leurs précurseurs a été négligée, " a déclaré le Dr Powner.

Les précurseurs, aminonitriles, nécessitent des conditions difficiles, typiquement fortement acide ou alcaline, pour former des acides aminés. Et puis les acides aminés doivent être rechargés en énergie pour fabriquer des peptides. Les chercheurs ont trouvé un moyen de contourner ces deux étapes, fabriquer des peptides directement à partir d'aminonitriles riches en énergie.

Ils ont découvert que les aminonitriles ont la réactivité innée pour obtenir la formation de liaisons peptidiques dans l'eau plus facilement que les acides aminés. L'équipe a identifié une séquence de réactions simples, combiner du sulfure d'hydrogène avec des aminonitriles et un autre substrat chimique ferricyanure, pour produire des peptides.

"Synthèse contrôlée, en réponse à des stimuli environnementaux ou internes, est un élément essentiel de la régulation métabolique, nous pensons donc que la synthèse peptidique aurait pu faire partie d'un cycle naturel qui a eu lieu au tout début de l'évolution de la vie, " dit Pierre Canavelli, le premier auteur de l'étude qui l'a achevée à l'UCL.

Les molécules qui ont servi de substrats pour aider à la formation des liaisons amides dans les expériences sont dégazées pendant le volcanisme et sont probablement toutes présentes sur la Terre primitive.

"C'est la première fois qu'il est démontré de manière convaincante que des peptides se forment sans utiliser d'acides aminés dans l'eau, en utilisant des conditions relativement douces susceptibles d'être disponibles sur la Terre primitive, " a déclaré le co-auteur Dr Saidul Islam (UCL Chimie).

Les résultats peuvent également être utiles dans le domaine de la chimie de synthèse, comme la formation de liaison amide est essentielle pour de nombreux matériaux synthétiques commercialement importants, composés bioactifs et produits pharmaceutiques. La méthode utilisée dans cette étude est chimiquement non conventionnelle mais suit une voie pour ligaturer (rejoindre) des peptides qui imite les processus biologiques, contrairement aux voies de construction de peptides plus couramment utilisées dans les laboratoires de chimie qui fonctionnent dans la direction opposée et nécessitent des réactifs coûteux et inutiles.

L'équipe de recherche poursuit ses études en recherchant d'autres voies vers les peptides à l'aide d'aminonitriles, et étudier les propriétés fonctionnelles des peptides que leurs expériences ont produits, pour mieux comprendre comment ils auraient pu aider à démarrer la vie il y a 4 milliards d'années.