原生代蒸发条件下的磷酸酯氧化与腺苷磷酸化同步反应

《Journal of Molecular Evolution》：Concurrent Phosphite Oxidation and Adenosine Phosphorylation Under Prebiotic Evaporative Conditions

　　

摘要

低氧化态磷物种，如亚磷酸盐，被认为是一种更易溶解的磷来源，但其在磷酸化反应中的作用仍不完全清楚。在此，我们在类似原始地球条件的环境下研究了亚磷酸盐的氧化与腺苷的磷酸化/磷酰化反应是否可以同时发生。通过使用含有亚磷酸盐、尿素、过氧化氢（H?O?）和腺苷的水相反应体系，我们发现了腺苷磷酸、腺苷亚磷酸、腺苷酸腺苷磷酸以及微量ADP（腺苷二磷酸）的生成。在75–78℃的温暖蒸发环境条件下进行的反应可产生高达73%的腺苷-磷产物，而干湿循环实验则能产生高达60%的产物，且更倾向于形成腺苷磷酸。这些产物的分布通过31P和1H NMR光谱进行分析，并通过与标准样品对比加以确认。我们的研究结果表明，在类似原始地球条件的水相环境中，亚磷酸盐的氧化可以与磷原子融入腺苷的过程同时发生。尿素很可能有助于促进脱水和缩合反应，这一作用与其在原始地球磷酸化反应中的已知功能一致。这些发现表明，在类似原始地球的条件下，亚磷酸盐的氧化与生物相关的有机磷化合物的形成可以同时发生。氧化、磷酸化和缩合反应的耦合展示了如何将简单的原始地球起始物质转化为与核苷酸化学形成相关的更复杂的含磷有机产物。

图表摘要