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On the chemical origins of biological metabolism

Descrizione del progetto

Un approccio alla chimica prebiotica basato sul metabolismo

Fino ad ora, gli esperimenti chimici volti a comprendere l’origine della vita si sono per lo più incentrati sulle fasi iniziali della genetica. Il progetto MetabolismOrigins, finanziato dal CER, approfondirà aspetti differenti: studierà il modo in cui il metabolismo biologico si è sviluppato a partire dalle reti di reazioni chimiche, prima che dagli enzimi o dalla vita stessa, creando le molecole della genetica nel corso di tale processo. MetabolismOrigins cercherà di comprendere quanto dei processi chiave relativi al metabolismo biologico possa essere comparso in assenza degli enzimi e se ciò potrebbe aver dato origine alla genetica. In particolare, la ricerca individuerà le condizioni potenzialmente in grado di innescare la comparsa spontanea di versioni catalizzate da metalli dei percorsi biosintetici per la sintesi di zuccheri, aminoacidi e ribonucleotidi. I risultati getteranno luce sulle modalità con cui è nata la biochimica della vita, nonché sulle ragioni alla base di tale comparsa.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-COG - Consolidator Grant

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2020-COG

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Istituzione ospitante

CENTRE INTERNATIONAL DE RECHERCHE AUX FRONTIERES DE LA CHIMIE FONDATION
Contributo netto dell'UE
€ 1 056 250,00
Indirizzo
ALLEE G MONGE 8
67000 Strasbourg
Francia
Regione
Grand Est Alsace Bas-Rhin
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 2 153 020,00

Beneficiari (2)