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Peptide based self-replicating coacervate protocells

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Nuovi dettagli sull’origine della vita

Alcuni ricercatori si propongono di approdare a una migliore comprensione di come le cellule viventi sono state in grado di emergere da un brodo di molecole, utilizzando le protocellule.

Ricerca di base

È risaputo che le cellule viventi, ossia il tipo di cellule capace di replicarsi e di evolvere in organismi, sono emerse da un brodo di molecole semplici. Tuttavia, come ci siano riuscite si conferma uno dei più grandi misteri della scienza. «Una domanda cruciale che affligge la chimica e la biologia riguarda il modo in cui si è formata una protocellula autoreplicante da un insieme di molecole», afferma Evan Spruijt, professore associato di chimica organica fisica presso l’Università di Radboud. Grazie al sostegno del progetto PEPREP, finanziato dall’UE, Spruijt e Manzar Abbas, un borsista del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie stanno lavorando per svelare questo mistero. Per farlo, si occupano dello sviluppo di protocellule, ovvero compartimenti simili a cellule che è possibile realizzare partendo da molecole semplici, in grado di simulare una o più proprietà fondamentali delle cellule viventi. «Tramite lo sviluppo di queste protocellule, speriamo di acquisire una migliore comprensione di ciò che occorre per creare una cellula vivente da un brodo di molecole», spiega Abbas.

Una nuova scoperta entusiasmante

Sebbene altri ricercatori abbiano tentato di sviluppare le protocellule, lo hanno fatto utilizzando molecole relativamente grandi e complesse, che difficilmente erano presenti agli albori della vita. Questo progetto ha invece deciso di impiegare i peptidi, una catena corta di amminoacidi. «La nostra scelta è caduta sui peptidi poiché sono semplici nonché uno degli elementi costitutivi delle cellule moderne», osserva Spruijt. «Regolando i dettagli molecolari di questi peptidi, ci auguravamo di farli replicare mediante una reazione chimica, che avrebbe in definitiva condotto a una protocellula replicante.» Nonostante i ricercatori non siano riusciti a fare autoreplicare i peptidi, i loro sforzi si sono tradotti in una nuova scoperta entusiasmante. «È noto che le goccioline di coacervati, vale a dire le goccioline liquide formate dalle molecole a base di peptidi, possono assorbire e concentrare una vasta gamma di altre molecole importanti», afferma Abbas. «Quello che abbiamo scoperto è che il sequestro, abbinato all’ambiente chimico unico all’interno delle goccioline, può comportare l’insorgenza di reazioni chimiche potenziate.» Secondo Spruijt, si tratta della prima volta che un effetto catalitico di questo tipo è stato dimostrato. «Se questo tipo di compartimento simile a una cellula potesse formarsi in modo spontaneo e catalizzare reazioni chimiche rilevanti, potrebbe conferire un vantaggio evolutivo al compartimento e ai peptidi che lo hanno formato, e magari contribuire a chiarire la modalità di formazione delle protocellule autoreplicanti», aggiunge.

Un passo in avanti…

Anche se Spruijt e Abbas non sono riusciti nell’intento di fare autoreplicare i peptidi, sono riusciti a creare protocellule da un nuovo tipo di molecola a base di peptidi. «Il nostro modello consiste in una delle molecole più semplici in grado di subire una separazione di fase liquido-liquido e trasformarsi in piccole goccioline che fungono da compartimenti simili a cellule», osserva Abbas. «Come tale, questo modello ci fa compiere un passo in avanti nella comprensione della comparsa di cellule all’origine della vita.» I risultati del progetto sono stati pubblicati su diverse riviste scientifiche di spicco, tra cui «Nature Chemistry».

Parole chiave

PEPREP, protocellule, cellule, molecole, organismi

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