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On the chemical origins of biological metabolism

Description du projet

Une approche de la chimie prébiotique guidée par le métabolisme

Jusqu’à présent, les expériences chimiques visant à comprendre l’origine de la vie ont essentiellement porté sur les débuts de la génétique. Le projet MetabolismOrigins, financé par le CER, s’intéresse à quelque chose de différent. Il étudiera la manière dont le métabolisme biologique est né des réseaux de réactions géochimiques, avant les enzymes ou la vie elle-même, et a créé les molécules de la génétique au cours de ce processus. MetabolismOrigins examinera dans quelle mesure le métabolisme biologique de base a pu émerger sans enzymes et s’il a pu donner naissance à la génétique. L’équipe cherchera en particulier à identifier les conditions qui déclencheraient l’émergence spontanée de versions catalysées par des métaux des voies de biosynthèse pour la synthèse des sucres, des acides aminés et des ribonucléotides. Les résultats permettront de mieux comprendre comment et pourquoi la biochimie de la vie est apparue.

Objectif

It has long been assumed that biological metabolism must have been an invention of life since its many reactions are catalyzed by enzymes, complex proteins that did not exist at lifes origins. However, my group and others have recently discovered that transition metals alone can mediate reactions of lifes most central metabolic pathways in the absence of enzymes (Wood-Ljungdahl pathway, glycolysis, parts of the Krebs cycle and reverse Krebs cycle, etc.). In contrast to ideas about the origin of life that focus only on genetics, this realization brings experimental support to a radically different vision in which biological metabolism arose from geochemical reaction networks, before enzymes or life itself, and created the molecules of genetics in the process. This proposal aims to find out how much of core biological metabolism might have emerged without enzymes and whether it could have given rise to genetics. I propose an experimental research program to identify conditions that would trigger the spontaneous emergence of metal-catalyzed versions of the biosynthetic pathways for sugar, amino acid and ribonucleotide synthesis. In contrast to approaches to prebiotic chemistry that need human intervention to direct their outcome and whose chemistries are very different from those used by life, this approach will aim, as much as is possible, for one-pot chemistry that is deeply rooted in metabolism. This tactic will ensure that what is discovered is likely to be relevant to lifes origins and even predictive about the way life operates today. This metabolism-guided approach to prebiotic chemistry will furnish deep understanding of how and why lifes biochemistry emerged and explain why it operates the way that it does today, rooted in fundamental principles of catalysis and organic chemistry.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-COG - Consolidator Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

CENTRE INTERNATIONAL DE RECHERCHE AUX FRONTIERES DE LA CHIMIE FONDATION
Contribution nette de l'UE
€ 1 056 250,00
Coût total
€ 2 153 020,00

Bénéficiaires (2)