Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii została przyznana za odkrycia, które pomagają wyjaśnić, w jaki sposób z początkowo racemicznego środowiska mogły wyłonić się homochiralne cząsteczki biologiczne. Ta fascynująca dziedzina badań jest również rozwijana w naszym instytucie.

Zachęcamy do zapoznania się z niedawnym artykułem przeglądowym „The emergence of biological homochirality”, którego autorami są Agnieszka Kiliszek i Wojciech Rypniewski.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37677131

Nasi współpracownicy opublikowali również pracę badawczą w czasopiśmie Nucleic Acids Research pt. „Broken symmetry between RNA enantiomers in a crystal lattice”. W pracy tej wykazują, że krystalizacja może prowadzić do przełamania równowagi racemicznej między oligomerami RNA w skali makroskopowej.

W kryształach określanych jako związki racemiczne oba enancjomery mogą znacznie różnić się konformacją cząsteczek oraz sposobem oddziaływania z otoczeniem w sieci krystalicznej. Różnice strukturalne mogą z kolei przekładać się na różną stabilność obu form. Co istotne, do uzyskania tego efektu w skali makroskopowej nie jest konieczna żadna początkowa przewaga jednego z enancjomerów.

Ilustracja przedstawia asymetrię strukturalną między enancjomerami zaobserwowaną w strukturze krystalicznej oligomerów RNA (na podstawie: Kiliszek i in., Nucleic Acids Research, 2021).

W jaki sposób można było utrwalić znaczną przewagę jednego z enancjomerów, gdy już się pojawiła? Jedną z możliwości jest to, że jej utrzymanie wiązało się z powstaniem pierwotnych form życia. Organizm, który wchłonął lub wbudował nadmiar jednego z enancjomerów, mógł przyczyniać się do zachowania tej nierównowagi, zapobiegając powrotowi do równowagi racemicznej.

Możliwy scenariusz, w którym jeden z enancjomerów biologicznych zostaje wyselekcjonowany z mieszaniny racemicznej i wzbogacony, być może w wyniku krystalizacji, a następnie włączony do organizmu żywego, co pomaga utrzymać powstałą nierównowagę (na podstawie: Kiliszek i Rypniewski, Acta Biochimica Polonica, 2023).

https://academic.oup.com/nar/article/49/21/12535/6295534