La base di un prebiotico ATP come valuta energetica globale

adenosina trifosfato (ATP)

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L’ATP è universalmente conservato come la principale valuta energetica nelle cellule, guidando il metabolismo attraverso la fosforilazione e le reazioni di condensazione. Questa profonda conservazione indica che l’ATP è sorto in una fase iniziale dell’evoluzione biochimica.

Tuttavia, la sintesi delle purine richiede 6 passaggi di fosforilazione associati all’idrolisi dell’ATP. Questa autocatalisi dell’ATP della sintesi di ATP richiede la necessità di un equivalente di ATP prebiotico, che può portare al metabolismo proteico prima della sintesi delle purine. La ragione di questa sostituzione precoce del fattore di fosforilazione, in particolare con ATP invece del nucleoside trifosfato, rimane un mistero.

Qui, mostriamo che la profonda conservazione dell’ATP può riflettere la sua chimica prebiotica rispetto a un altro mediatore universalmente conservato, l’acetil fosfato (AcP), che collega il metabolismo del tioestere-fosfato legando l’acetil-CoA alla fosforilazione a livello di substrato dell’ADP.

Confermiamo i risultati precedenti che mostrano che AcP può fosforilare ADP ad ATP con una resa di circa il 20% in acqua in presenza di ioni Fe3+. Successivamente mostreremo che Fe3+ e AcP sono sorprendentemente i preferiti. Un’ampia gamma di ioni e metalli precedentemente correlati non è riuscita a catalizzare la fosforilazione dell’ADP.

Di un pannello di agenti fosforilanti prebiotici, solo AcP e, in misura minore, carbamoil fosfato, hanno mostrato un significativo potenziale di fosforilazione. Fondamentalmente, AcP non ha fosforilato nessun altro nucleoside difosfato. Usiamo questi dati, la cinetica di reazione e le simulazioni dinamiche molecolari per dedurre un possibile meccanismo.

I nostri risultati potrebbero indicare che la ragione della conservazione globale dell’ATP nel corso della vita è che la sua formazione è favorita chimicamente in soluzione acquosa in condizioni prebiotiche miti.

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