janvier 28, 2023

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La base d’un prébiotique ATP comme monnaie énergétique mondiale

adénosine triphosphate (ATP)

Wikipédia

L’ATP est universellement conservé en tant que principale monnaie énergétique dans les cellules, entraînant le métabolisme par des réactions de phosphorylation et de condensation. Cette préservation profonde indique que l’ATP est apparu à un stade précoce de l’évolution biochimique.

Cependant, la synthèse des purines nécessite 6 étapes de phosphorylation associées à l’hydrolyse de l’ATP. Cette autocatalyse ATP de la synthèse d’ATP nécessite le besoin d’un équivalent ATP prébiotique, ce qui peut conduire au métabolisme des protéines avant la synthèse des purines. La raison de cette substitution précoce du facteur de phosphorylation, en particulier avec de l’ATP au lieu du nucléoside triphosphate, reste un mystère.

Ici, nous montrons que la conservation profonde de l’ATP peut refléter sa chimie prébiotique par rapport à un autre médiateur universellement conservé, l’acétylphosphate (AcP), qui relie le métabolisme du thioester-phosphate en liant l’acétyl-CoA à la phosphorylation de l’ADP au niveau du substrat.

Nous confirmons les résultats précédents montrant que l’AcP peut phosphoryler l’ADP en ATP à un rendement d’environ 20 % dans l’eau en présence d’ions Fe3+. Nous montrons ensuite que Fe3+ et AcP sont étonnamment favoris. Une large gamme d’ions et de métaux précédemment apparentés n’a pas réussi à catalyser la phosphorylation de l’ADP.

Parmi un panel d’agents de phosphorylation prébiotiques, seul l’AcP, et dans une moindre mesure le phosphate de carbamoyle, ont montré un potentiel de phosphorylation significatif. Surtout, l’AcP n’a phosphorylé aucun autre nucléoside diphosphate. Nous utilisons ces données, la cinétique de réaction et des simulations de dynamique moléculaire pour déduire un mécanisme possible.

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Nos résultats peuvent indiquer que la raison de la conservation globale de l’ATP tout au long de la vie est que sa formation est chimiquement favorisée en solution aqueuse dans des conditions prébiotiques douces.

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