نوشته

 پنته تیین (Pantetheine) به عنوان ماده‌ای که به عملکرد بهتر آنزیم‌ها کمک می‌کند و در تمامی ارگانیسم‌ها یافت می‌شود احتمالا نقش مهمی در پیدایش حیات بازی کرده است.

این بخش ترجمه مربوط است به خلاصه مقاله اصلی که در Science منتشر شده است. ترجمه توسط پاشا مجیدی
کو آنزیم ها برای حیات روی سیاره زمین ضروری هستند.، و گروه عاملی آن ها ( پنته تیین) در بسیاری از سناریوهای شکل گیری حیات  در سیاره زمین نقش اساسی دارا هستند. اما چگونگی ظهور پنته تیین در زمین اولیه همچنان ناشناخته است. تلاش‌های گذشته  برای سنتز گزینشی پنته تیین ها با شکست مواجه شده است.  در نتیجه مولکول های "ساده تری" نظیر تیول ها به عنوان ماده اولیه برای به وجود آمدن پنته تیین ها در سناریوهای منشأ حیات، در نظر گرفته شدند. در این مقاله، ما سنتز گزینشی و پربازده برای  پنته تیین در آب را گزارش می‌کنیم. در کار ما واکنش‌های گزینش- شیمیایی(Chemo-selective ) آلدولی، ایمینولاکتون، و آمینونیتریل ، منجر به شکل گیری خود به خودی پانتوئیک اسید و اسیدهای آمینه پروتئین ‌زا شد.همچنین در خلال سنتز غلظت پایینی از مولکول های دی هیدروکسیل، Gem-دی متیل، و β-آلانین-آمید پنته تیین در آب گزارش شد. نتایج ما با نقش پنته تیین متعارف در آغاز حیات روی زمین سازگار است.

این ماده که یکی از مهم‌ترین مولکول‌ها در جانداران به شمار می‌رود، در شرایط روتین آن زمان زمین، از ابتدا سنتز شده است. یافته اخیر نشان می‌دهد پنته تیین می‌توانسته در اوایل تقویم تاریخ زمین شکل گرفته باشد و احتمالا در پیدایش حیات نقش دارد. ماده مورد بحث به اندازه DNA یا پروتئین شناخته شده نیست اما جزء کلیدی یک مولکول بزرگتر به نام "acetyl coenzyme A" است. این کوآنزیم یک "کمک عامل-cofactor" است و بهبود دهنده عملکرد آنزیم‌هاست.

متیو پاونر (Matthew Powner) از دانشگاه کالج لندن می‌گوید: "کوآنزیم A در هر ارگانیسمی که تاکنون بررسی شده است وجود دارد.

پاونر بخش عمده کار خود را صرف یافتن راه‌هایی برای ساخت مولکول‌های زیستی از مواد شیمیایی ساده به روش‌هایی که می‌توانستند به طور طبیعی رخ دهند، کرده است. او در دهه گذشته نشان داد که آمینونیتریل‌های ساده (aminonitriles) را می‌توان برای تولید نوکلئوتیدها (/ nucleotides بلوکهای سازنده DNA) و پپتیدها (peptides / نسخه‌های کوتاه پروتئین) استفاده کرد. تیم تحقیقاتی او حالا نشان‌ داده است که می‌توان از آمینونیتریل‌ها با شروع از مواد شیمیایی ساده‌ای مانند فرمالدئید (formaldehyde)، در مجموعه‌ای از واکنش‌ها برای تولید پنته تیین بهره برد. این فرآیند در آب و در غلظت‌های بسیار رقیقی انجام می‌شود، تا جایی که مخلوط‌های واکنش شبیه به آب زلال به نظر می‌رسند. این تیم گاهی از گرما دادن برای سرعت دادن استفاده می‌کرد اما در سایر موارد پس از شروع واکنش‌ها نیازی به عامل سرعت بخش دیگری نبود.

پاونر می‌گوید:

تمام مراحل در یک ظرف انجام می‌شود. به معنای واقعی کلمه کافیست مواد لازم را اضافه کنید، هیچ چیز را تغییر ندهید و به چیزی دست نزنید. به این ترتیب ما 60 درصد محصول خود را دریافت می‌کنیم.

acetyl coenzyme A در سنتز چندین ماده شیمیایی حیاتی از نظر زیستی نقش دارد. برخی ازقدیمی‌ترین گروه‌های میکروارگانیسم‌ها از فرآیندهایی با حضور این مولکول برای به دست آوردن کربن از محیط اطراف استفاده می‌کنند.

نکته مهم این است که پانتتین بخش فعال مولکول coenzyme A محسوب می‌شود. پاونر خاطر نشان می‌کند که "بخش دیگر مولکول برای عملکرد آن ضروری نیست". کمک‌‌عامل‌هایی از این نوع در همه موجودات زنده یافت می‌شوند و به عنوان بقایای پیدایش و تکامل اولیه حیات توصیف شده‌اند.

زکری آدام (Zachary Adam) از دانشگاه Wisconsin-Madison که در این پژوهش مشارکت نداشته می‌گوید:

به دست آوردن هر کمک‌عامل زیستی آلی از صفر بسیار تاثیرگذار خواهد بود، به خصوص وقتی این Cofactor چندین اهمیت محوری داشته باشد.

اهمیت این مطالعه برای آدام فراتر از پانتتین و acetyl coenzyme A است. او می‌گوید:

آن‌ها این بخش خاص از کمک‌عامل را گزارش می‌کنند، اما نشان داده شده است که واسطه‌های تولید شده نیز به همان اندازه مهم هستند.

تاکنون ثابت شده که سایر مواد شیمیایی تولید شده در طول مسیر سنتز به ساخت سایر مولکول‌های زیستی کمک می‌کنند. آن‌ها درحال ایجاد این شبکه از ترکیبات هستند.

فرض بسیاری از ایده‌ها درباره منشاء حیات این است که مجموعه کوچکی از مولکول‌های زیستی، مدت‌ها قبل از بقیه تشکیل شده‌اند. برای مثال، فرضیه "جهان RNA" بیانگر آن است که اولین حیات تنها از RNA ساخته شده است و سایر مواد شیمیایی مانند پروتئین‌ها و لیپیدها پس از اینکه RNA موفق به ساخت آن‌ها شد، در مراحل بعدی اضافه شده‌اند. پاونر یکی از چند محققی است که بر روی یک داستان متفاوت تمرکز دارند. در این سناریو، بسیاری از مولکول‌های کلیدی در مراحل اولیه تشکیل شده و از همان ابتدا با یکدیگر تعامل داشته‌اند. او می‌گوید:

همه این محصولات می‌توانند نتیجه واکنش‌های شیمیایی مشابهی باشند. به جای شرع تنها با تکیه بر RNA یا پپتیدها، ایجاد همزمان همه آن‌ها می‌تواند ساده‌تر باشد و فرآیندهای شیمیایی که آن‌ها انجام می‌دهند از مبدا با هم درگیر می‌شوند.

کوآنزیم آ: مولکولی با نقشی حیاتی در متابولیسم

کوآنزیم آ (CoA) یک مولکول آلی کوچک است که در متابولیسم سلولی نقشی اساسی ایفا می‌کند. این مولکول به عنوان حامل گروه‌های استیل و سایر گروه‌های آلی در واکنش‌های بیوشیمیایی عمل می‌کند.

 

ساختار:

CoA از دو بخش تشکیل شده است:

 

پنته تیین: یک ویتامین محلول در آب که از اسید پانتوتنیک (ویتامین B5) مشتق شده است.

β-مرکاپتوآمینو اتیل فسفات: یک گروه آمینو اسیدی که به پنته تیین متصل می‌شود.

نقش‌های بیوشیمیایی:

 CoA در طیف وسیعی از واکنش‌های متابولیکی، از جمله موارد زیر، نقش دارد:

 

چرخه اسید سیتریک: CoA برای انتقال استیل از اسید پیرویک به داخل چرخه اسید سیتریک ضروری است.

واکنش‌های اکسیداسیون-کاهش: CoA در انتقال الکترون‌ها در زنجیره انتقال الکترون نقش دارد.

متابولیسم اسیدهای چرب: CoA برای فعال‌سازی اسیدهای چرب قبل از اکسیداسیون یا سنتز لیپیدها ضروری است.

سنتز اسیدهای آمینه: CoA در سنتز برخی از اسیدهای آمینه، مانند سرین و گلیسین، نقش دارد.

 

اهمیت CoA:

 CoA یک مولکول ضروری برای زندگی است. بدون CoA، بسیاری از واکنش‌های متابولیکی حیاتی نمی‌توانند انجام شوند.