自己増殖液滴による生命起源仮説の統合

将生命起源假说与自传播液滴相结合

基本信息

批准号：
20K20951
负责人：
栗原顕輔
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20951/
关键词：
液滴生命起源

项目摘要

原始細胞が成長し進化する過程において、原始細胞の境界膜と細胞内部の核酸やペプチドといった情報分子重合体は協奏し、増殖していったと考えられる。その前段階である、生体材料が原始生物に至る過程において、二つの仮定を取り入れた。一つ目は統合する場そのものが増殖する必要があること、二つ目は様々な物質が取り込みやすいよう、脂質膜よりも緩やかな境界をもつような組成で形成されていると考えた。さらには脂質のような疎水性物質、核酸のような親水性物質にかかわらず、統合の場が様々な物質を巧みに取込む必要があることを勘案し、自己増殖する液-液相分離液滴が各ワールド仮説の原始生体分子の組立て場として有用だとする「液滴ワールド仮説」を提案した。還元的雰囲気の水中で自発的にペプチドを重合しうる、ジスルフィドとチオエステル部位を有したモノマー前駆体を設計・合成した。ペプチドが水中で自発的に形成されることを微分干渉顕微鏡および動的光散乱型粒度分布計で観察・評価した。反応進行にともない細胞サイズの液滴の形成がレーザー走査型共焦点顕微鏡観察にて見出された。本液滴は、液-液相分離液滴であることが示唆されたため、今年度は顕微ラマン分光法にて液滴内部の組成評価を行った。液滴に疎水性の脂質、DNA、RNAを添加すると、中心部に脂質が集まり、外周部に核酸が集まる傾向にあった。液滴の中心部はやや疎水的であり、外周部はやや親水的であることが確認された。

在原始细胞的生长和进化过程中，原始细胞的限制膜和细胞内的核酸、肽等信息分子被认为协同增殖。在生物材料转化为原始生物的初级阶段，我们采用了两个假设。第一是整合场本身需要增殖，第二是它是由比脂质膜边界更宽松的成分形成的，以便更容易摄取各种物质。此外，考虑到整合位点需要巧妙地掺入各种物质，无论是脂质等疏水性物质还是核酸等亲水性物质，我们开发了一种自蔓延液-液相分离液体，我们提出了“液滴世界假说”。 ”，其中指出，在每个世界假说中，液滴可用作原始生物分子的组装位点。我们设计并合成了一种具有二硫化物和硫酯部分的单体前体，可以在还原气氛下在水中自发聚合肽。使用微分干涉显微镜和动态光散射粒度分析仪观察和评估水中肽的自发形成。随着反应的进行，通过激光扫描共焦显微镜观察到细胞大小的液滴的形成。由于该液滴被认为是液-液相分离的液滴，因此今年我们使用显微拉曼光谱评估了液滴内部的成分。当将疏水性脂质、DNA和RNA添加到液滴中时，脂质倾向于聚集在中心，而核酸倾向于聚集在外围。确认了液滴的中心稍微疏水，外周稍微亲水。