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Un meccanismo molecolare "smart" all'origine della vita?

15/09/2021

Copertina del numero 30 del Vol. 12 di  J. Phys. Chem. Lett.  2021  del 5 Agosto ultimo scorso
Copertina del numero 30 del Vol. 12 di J. Phys. Chem. Lett. 2021 del 5 Agosto ultimo scorso

L’origine della vita affascina filosofi e scienziati fin dagli albori dell’umanità. Come si sono sviluppate le prime molecole organiche alla base dei complessi sistemi biologici che oggi conosciamo? Se semplici molecole prebiotiche si sono formate nello spazio e hanno raggiunto la Terra a bordo di comete e meteoriti, come suggerito dalle osservazioni della missione Rosetta e dall’analisi del meteorite Murchinson, come sono sopravvissute  ai raggi cosmici nei lunghi viaggi interstellari e all’inospitale ambiente primordiale sulla Terra milioni di anni fa? Uno studio sperimentale e teorico, che ha coinvolto ricercatori dell’Istituto di struttura della materia del Cnr di Roma, propone una modellizzazione in cui semplici combinazioni di aminoacidi possono non solo sopravvivere all’interazione con la radiazione VUV, ma utilizzarla come un’opportunità per generare più complesse catene peptidiche.

Lo studio nasce da una collaborazione che ha visto coinvolti il Cnr-Ism di Roma e il sincrotrone Elettra di Trieste per la parte sperimentale, e le Università Autonoma di Madrid e di Stoccolma per la modellizzazione teorica ha indagato la decomposizione del dipeptide ciclico di Alanina, uno tra i più semplici oligopeptidi di α-aminoacidi, esposti a radiazione VUV presente anche nei raggi cosmici, la radiazione ionizzante diffusa nello spazio interstellare. 

Questo studio, pubblicato in copertina sulla rivista J. Phys. Chem. Lett. lo scorso 5 agosto, ha proposto un modello che svela nuovi possibili meccanismi di sopravvivenza e polimerizzazione di questi piccoli complessi di aminoacidi che, sfruttando due legami peptidici intramolecolari, presentano una semplice e robusta struttura ciclica. 

Gli esperimenti di spettrometria di massa su molecole di ciclo (AlaninaAlanina) esposte a radiazione VUV monocromatica presso il sincrotrone Elettra hanno mostrato come l’esposizione a radiazione ionizzante provoca la rottura di vari legami intramolecolari, con conseguente frammentazione e decomposizione della molecola. Lo studio teorico e le simulazioni di dinamica molecolare hanno inoltre permesso di ipotizzare la struttura molecolare e la reattività di questi frammenti, mostrando la sorprendente potenzialità della ciclo(AlaninaAlanina) di i) ‘rinascere’, come un’araba fenice, dalla ricomposizione dei propri prodotti di decomposizione o ii) produrre una struttura ciclica , l’oxazolidinone, che può diventare il ‘seme’ per la formazione di catene peptidiche lineari più lunghe.

Per informazioni:
Paola Bolognesi
Cnr - Ism
Area della Ricerca di Roma 1
Via Salaria Km. 29.300
00015 Monterotondo Scalo (Roma)
paola.bolognesi@cnr.it
06 90672218
"Smart Decomposition" of Cyclic Alanine-Alanine Dipeptide by VUV Radiation: A Seed for the Synthesis of Biologically Relevant Species
Darío Barreiro-Lage, Paola Bolognesi*, Jacopo Chiarinelli, Robert Richter, Henning Zettergren, Mark H. Stockett, Laura Carlini, Sergio Diaz-Tendero*, and Lorenzo Avaldi
J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12, 30, 7379-7386

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