张丽|应见喜等—CC：实现前生命肽N-to-C延伸的合成

1. 研究背景

生命体内核糖体翻译均以N→C方向延伸肽链，但经典前生命模拟（干-湿循环、热聚合或羧基活化）只能产生无序寡肽（图1），无法解释“氨基端→羧基端”这一通用方向性的化学起源；同时，水溶液中氨基酸缩合热力学不利、无酶条件下缺乏定向活化-选择机制，成为“氨基酸→蛋白质”链条中的重要缺口。

图1 氨基酸酰胺的聚合反应。（a）AA-NH₂ 自身的反应。（b）Ac-AA-NH₂ 与 AA-NH₂ 的反应。

2. N-to-C前生命肽的聚合

在真核蛋白的各种化学修饰中，N-乙酰化是最常见的修饰之一。类似地，在原核生物中第一个氨基酸的N端也观察到了类似的化学修饰。氨基酸酰胺（AA-NH₂）被认为是前生命阶段潜在的衍生物之一，将氨基酸酰胺进行N-乙酰化修饰，利用乙酰化氨基酸酰胺作为肽链的初始N端，氨基酸酰胺作为延伸底物，通过简单的干湿循环反应，实现了从N端到C端的前生命肽合成（图1），无需使用任何激活剂，并且检测到最高十聚体的产物。此外，随后进行的31个独立实验证实了肽链N→C方向延伸的可行性。结果表明，各种AA-NH₂的不同侧链分子在与N-Ac-AA-NH₂聚合时表现出不同的性质，导致所产生的聚合物在长度上存在差异。总之，本研究基于氨基酸酰胺的反应，在前生命条件下构建了一个可行的肽类N to C端延伸模型。我们推测，该模型可能是一个“分子化石”，代表了现存生物肽合成方式的可能前生命演化途径。

成果发表于国际学术期刊Chemical Communications（张丽，张敏，郭笑汎，甘定伟，叶勇，赵玉芬，应见喜*. A model for N-to-C direction in prebiotic peptide synthesis [J]. Chemical Communications, 2024, 60, 2748-2751. DOI: 10.1039/D3CC06101A.)。