POSSÍVEL ORIGEM DA QUIRALIDADE NO RNA-WORLD

Dando um pequeno empurrão de um jeito ou de outro, precursores racêmicos simples podem levar aos blocos de construção quirais de RNA usando uma combinação de fatores químicos e físicos. A obra reúne uma possível explicação de como a vida começou na Terra com a sua preferência por L-aminoácidos e D-açúcares, dizem pesquisadores americanos.

Donna Blackmond e a sua equipe do Scripps Research Institute, La Jolla, EUA, descobriram que através da combinação racêmica de gliceraldeídos (na qual existem números iguais de enantiomeros dextrogiros e levogiros) com 2-amino-oxazol, na presença do aminoácido prolina eles poderiam formar cristais precursores de RNA que eram enantiomericamente puros – tudo pela mesma destreza manual.

Cristal de RNA enantiopuro precursor cresceu de matérias-primas quase racêmicas  © D. Blackmond

Cristal de RNA enantiopuro. Precursor cresceu de matérias-primas quase racêmicas. © D. Blackmond

O trabalho combina uma pesquisa anterior do próprio grupo de Blackmond com a de uma equipe liderada por John Sutherland do Laboratório de Biologia Molecular em Cambridge, Reino Unido, e Jack Szostak, no Howard Hughes Medical Institute, em Boston, EUA. Essa equipe tinha mostrado que estas moléculas simples poderiam fornecer uma rota viável para blocos de construção do RNA. “Mas essas reações eram todas racêmicas, diz Blackmond.

Para ver se eles poderiam introduzir a quiralidade, a equipe de Blackmond adicionou a cada um dos aminoácidos que formam as proteínas na mistura, inicialmente como enantiômeros individuais encontrados na biologia moderna. Algumas destas moléculas conduziram a produtos em que não existiam em excesso enantiomérico – mais de um enantiomero do que do outro – mas a prolina foi, de longe, a mais eficaz.

Mas o uso da prolina enantiomericamente pura não tem tanta importância para o mundo pré-biótico – a diferença tinha que vir de algum lugar. “Nós já sabíamos que poderíamos ampliar pequenos desequilíbrios em quiralidade de aminoácidos, diz Blackmond ‘, mas eu queria ter certeza de que poderia fazê-lo aqui também. Então pegamos prolina com um por cento de excesso enantiomérica e levou-a ao caminho até 100 por cento de excesso enantiomérico dos [precursores de RNA] ‘.

O processo funciona através de uma combinação de amplificação química e o fato de que as misturas cristalinas acima de certo excesso enantiomérico favorecem cristais do mesmo enantiômero. “Isso tira a parte mais difícil de como obter todo o caminho até homoquiralidade”, diz Blackmond. “A química pode colidir as coisas o suficiente para fazer coisas fica melhor e melhor.”

Acontece que a prolina reage preferencialmente com gliceraldeído e o oxazol para formar um produto em que todos os três estão acoplados em conjunto, mas, dependendo da estereoquimica, as taxas das reações são diferentes. Isto elimina o enantiômero de “esquerda” do gliceraldeído a partir da reação, deixando um enriquecer o enantiômero “direito”, o qual pode reagir com o oxazol para formar precursores de RNA, segundo Sutherland.

A L-prolina L-gliceraldeído remove a partir da mistura numa reacção competitiva de três componentes

L-prolina L-gliceraldeído removidas a partir da mistura em uma reação competitiva de três componentes.

A combinação de açúcares e aminoácidos também corresponde aos modernos sistemas biológicos. Começando com um ligeiro excesso de L-prolina, e que enriquece D-açúcares. “Mas se você começar com um por cento de excesso de D-aminoácido ele vai para o outro lado”, diz Blackmond. Sua teoria é que esses pequenos desequilíbrios poderia ter ocorrido ao acaso de qualquer forma, antes de finalmente chegar a um ponto crítico, e venceu.

“Este é um passo muito importante no caminho para a compreensão da origem pré-biótica da quiralidade de nucleotídeos puros”, comenta Szostak. No entanto, ele ressalta que, por causa desse “sacrifício” das três reação, isso exige grandes quantidades de prolina e gliceraldeído para fazer em vez de pequenas quantidades de produto puro. “Apesar do fato de que o processo geral é ineficiente”, acrescenta, “é, no entanto, a primeira dica de como esse processo importante que pode acontecer.” Mas Blackmond responde que o mundo pré-biótico não precisa necessariamente ser eficiente. ‘Ele só precisava chegar ao ponto em que é auto-sustentável, e é aí que a ampliação física vem em seu próprio”.

Uma vez que o ponto crítico é atingido, Szostak e Blackmond concordam que a vida se torna uma perspectiva muito mais fácil. “Uma vez que se têm RNA feitos a partir de feito os blocos quirais puros, a evolução de ribozimas que catalisam reações metabólicas podem começar dentro de células primitivas’, diz Szostak. RNA pode então controlar quiralidade, pois produz outras moléculas, e “então você está livre e solto”, diz Blackmond.

Fonte: The Royal Society of Chemistry

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