铁与铁的降解作为基于黄素的电子分支的进化前体起作用
Max Brabender1, Delfina P Henriques Pereira2, Natalia Mrnjavac1
1Institute of Molecular Evolution, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Heinrich Heine University Düsseldorf, Düsseldorf 40225, Germany.
原生铁 (Fe0) 可以利用气催化铁素的减少,模仿早期代谢途径. 这一发现表明早期的新陈代谢是来自地球地的化学过程而不是复杂的酶.
科学领域:
- 生物化学 生化学
- 天体生物学 天体生物学
- 地质化学 地质化学
背景情况:
- 自营性理论提出早期细胞使用CO2和H2进行新陈代谢.
- 乙-CoA通路被认为是古老的,但需要复杂的酶系统才能运行.
- 基于黄素的电子分叉对于乙-CoA通路中的铁素减少至关重要.
研究的目的:
- 为了研究一个潜在的非生物机制来降低ferredoxin.
- 探索无机催化剂在早期代谢进化中的作用.
- 为了使乙-CoA途径的古老性与其复杂的酶要求相协调.
主要方法:
- 测试各种原生金属 (Fe0,Ni0,Co0,Mo0) 和氧化铁 (Fe3O4) 的降低Clostridium pasteurianum铁素的能力.
- 在pH8.5和40°C的水溶液中使用H2作为电子捐赠体.
- 在几个小时内观察铁素的减少.
主要成果:
- 原生铁 (Fe0) 有效地促进了依赖H2的铁素减少.
- 其他测试的金属和铁氧化物没有显示显著的催化活性.
- 铁催化反应模仿了基于黄素的电子分叉的功能,没有酶或辅助因子.
结论:
- 地球地中的固态铁可能促进了原始铁素的减少.
- 早期代谢进化可能与非生物化学过程有关.
- 这一发现支持地质化学与生命代谢途径的起源之间的联系.
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