纳米人

Nature Catalysis：逆羟醛缩合催化反应和代谢过程模拟

纳米技术

2020-06-29

生命的产生是科学中最基础的问题，在该过程中分子的自复制过程具有重要意义，并且自复制是化学转变为生物学中的关键步骤，但是该过程中需要其他功能才能演化出生命。催化过程是其中重要的一种功能，目前荷兰格罗宁根大学Clemens Mayer，Sijbren Otto等展示了催化反应和自我复制中的混杂过程如何实现催化作用。特别的，作者发现自组装得到的复制体通过反羟醛反应（retro-aldol reaction）/切断芴基甲氧基羰基的过程，并且该反应会对自复制过程产生正向反馈作用。这种过程为从分子级别理解生命的起源提供了重要一步。

本文要点：

（1）

自复制纤维材料的催化反应。分别考察了2号分子（α-萘甲醇丙酮）在Lys-NH₂催化作用中的逆羟醛反应， 4号分子（芴基甲氧基羰基-甘氨酸）在Brønsted碱催化中的切断反应。在2号分子的逆羟醛反应中，作者发现当在反应体系中加入自复制纤维材料1₆（50 μM）和200 μM反应物后，在25 ℃中迅速反应并生成产物。并且该催化反应中的催化作用是通过自复制材料产生的，作者认为1₆在局部产生了较高的局域正电荷，改善了反应微环境，并促使其催化活性的产生。此外，相对于非组装的结构，纤维状1₆提供更好的微环境和催化剂结合位点。

（2）

在对4号分子（芴基甲氧基羰基-甘氨酸）的FMOC切断反应模拟形成原始代谢体系的反应中，作者发现存在1₆的催化体系中纤维自复制体(1₆)_n在进行FMOC切断后生成了芴基乙烯5号分子。这种烯烃分子会提高纤维自组装复制过程的速率。作者通过相关实验验证了反应生成的5号烯烃分子通过改善1号分子中巯基氧化生成含有S-S的聚合物过程，有效的促进了生成纤维自复制体的速度。