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プロテノイド、または熱タンパク質は、タンパク質に似た、多くの場合は架橋された分子で、非生物的にアミノ酸から形成されます。[1] シドニー・W・フォックスは、これが最初の生きた 細胞（原始細胞）の前駆物質である可能性があると最初に提唱しました。 [1]この用語は、1960年代には、加水分解されたタンパク質に含まれる20アミノ酸よりも短いペプチドを説明するためにも使用されていましたが、[2]この用語は現在では一般的に使用されていません。[1]
歴史
科学者シドニー・W・フォックスは、 1950年代から1960年代にかけて、生命発生の中間段階を解明しようと、地球の歴史の初期に存在していた可能性のある条件下でのペプチド構造の自発的形成を研究した。彼は、アミノ酸がペプチドと呼ばれる小さな鎖を自発的に形成できることを実証した。ある実験では、前生物的条件で暖かく乾燥した場所に水たまりを作ったかのようにアミノ酸を乾燥させた。彼は、アミノ酸が乾燥するにつれて、長く、多くの場合は架橋された糸状の微細なポリペプチド球を形成することを発見し、これを「プロテノイドミクロスフェア」と名付けた。[3]
重合
アミノ酸がペプチド結合を形成することでタンパク質に非生物的に重合する反応は、140 °C を超える温度でのみ起こると考えられていた。しかし、生化学者のシドニー・ウォルター・フォックスと彼の同僚は、リン酸がこの反応の触媒として働くことを発見した。 [要出典]彼らは、リン酸の存在下、70 °C で 18 種類の一般的なアミノ酸の混合物からタンパク質のような鎖を形成でき、このタンパク質のような鎖をプロテイノイドと名付けた。フォックスは後に、ハワイの火山の噴火口から出た溶岩と燃え殻の中に、研究室で作成したものと同様の天然のプロテイノイドを発見し、そこに含まれるアミノ酸が逃げるガスと溶岩の熱によって重合したことを突き止めた。[要出典]その後、他の触媒も発見されており、その 1 つであるアミジニウムカルボジイミドは、原始的な地球実験で生成され、希薄水溶液で有効である。
水溶液中に特定の濃度で存在する場合、プロテノイドは小さなミクロスフェアを形成します。これは、プロテノイド鎖に組み込まれたアミノ酸の一部が他のアミノ酸よりも疎水性が高いため、プロテノイドが水中の油滴のように密集するためです。これらの構造は、生細胞の特徴をいくつか示しています。
- 外壁です。
- 浸透圧による膨張と収縮。
- 芽生え。
- 二分裂（2つの娘ミクロスフェアに分裂する）。[4]
- 内部粒子の流れ運動。[要出典]
フォックスは、化学進化の過程で、微小球が細胞内に有機分子を濃縮し、外部環境から保護する細胞区画を提供した可能性があると考えた。[1]
プロテノイドマイクロスフィアは現在、医薬品への応用が検討されており、経口薬を包装して送達するための微小な生分解性カプセルを提供している。[5]
生命が形成されるのに適した条件を設定する同様の方法を使用した別の実験で、フォックスはハワイの噴石丘から火山物質を採取した。彼は、噴石丘の表面からわずか4インチ (100 mm) 下で温度が 100 °C (212 °F) を超えていることを発見し、これが生命が生成された環境である可能性を示唆した。つまり、分子が形成され、その後、緩い火山灰を通じて海に洗い流された可能性がある。[要出典]彼は、メタン、アンモニア、水から生成されたアミノ酸の上に溶岩の塊を置き、すべての材料を殺菌し、ガラスオーブンで数時間、アミノ酸の上の溶岩を焼いた。表面に茶色の粘着性物質が形成され、溶岩を殺菌水に浸すと、濃い茶色の液体が浸出しました。アミノ酸が結合してプロテノイドを形成し、プロテノイドが結合して小さな球体を形成したことが判明しました。フォックスはこれを「ミクロスフェア」と名付けました。彼の原始生物は細胞ではなかったが、細菌を思わせる塊や鎖を形成していた。そのような実験に基づいて、コリン・ピッテンドリグは1967年12月に「研究室では10年以内に生きた細胞が作られるだろう」と述べたが、これは当時の細胞構造の複雑さに対する無知さを反映した発言であった。[6]
遺産
フォックスはアミノ酸球を細胞に例え、それが高分子から細胞への移行を橋渡しするものであると主張した。しかし、彼の仮説は後に却下された。プロテノイドはタンパク質ではなく、主に非ペプチド結合と、生体には存在しないアミノ酸架橋を特徴とするからである。さらに、それらは区画化されておらず、分子内に情報コンテンツがない。
進化の先駆者としての役割は失われましたが、この仮説は、 RNAワールド、PAHワールド、鉄硫黄ワールド、原始細胞仮説など、無生物起源論をもたらした可能性のある他のメカニズムをさらに調査するためのきっかけとなりました。[要出典]
参照
参考文献
- ^ abcd Fox SW、Klaus D (1977)。分子進化と生命の起源。WH Freeman & Co Ltd. ISBN 978-0-7167-0163-7。
- ^ 早川 孝文、ウィンザー CR、フォックス SW (1967 年 2 月)。「タンパク質に共通する 18 種類のアミノ酸のロイクス無水物の共重合」。生化学および生物物理学のアーカイブ。118 ( 2): 265–272。doi :10.1016/ 0003-9861 ( 67)90347-5。hdl : 2060 /19660025877。PMID 6033704。
- ^ Walsh B (2008年1月13日). 「生命の起源」アリゾナ大学。パート4：生命の起源に関する実験的研究。2008年1月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年4月7日閲覧。
- ^ Fox SW、Klaus D (1977)。Fox JL (編)。分子進化と生命の起源（改訂版）。ニューヨーク：Marcel Dekker。ISBN 978-0-8247-6619-1。
- ^ 米国特許失効5601846、Milstein SJ、Kantor ML、「プロテインオイドマイクロスフェアおよびその調製方法と使用方法」、1997年2月11日発行、Emisphere Technologies Incに譲渡
- ^ 驚くべき自然界：その驚異と謎。リーダーズ・ダイジェスト協会。1969年。287ページ。ISBN 978-0-340-13000-1. OCLC 7993251.
さらに読む
- Fox SW、Harada K (1958 年 11 月)。「アミノ酸の熱共重合によるタンパク質類似生成物の生成」。Science.New Series.128 ( 3333): 1214。Bibcode : 1958Sci...128.1214F。doi : 10.1126 / science.128.3333.1214。JSTOR 1756313。PMID 13592311 。
- 松尾 誠、栗原 功（2021年9月）。 「生命の起源における化学と生物学のミッシングリンクとしての増殖コアセルベート液滴」。ネイチャー コミュニケーションズ。12（1）：5487。doi ： 10.1038 /s41467-021-25530-6。PMC 8463549。PMID 34561428。
- Pappelis A、Fox SW (1995年3 月)。「ドメイン プロトライフ: 熱タンパク質マトリックス内のプロトセルとメタプロトセル」。Journal of Biological Physics。20 ( 1–4 ) : 129–132。doi :10.1007/BF00700429。