Peptidsynthese

@book{crossref1972macromolecules,
    title = "Makromoleküle und Verhalten",
    year = "1972",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-1-4684-6042-1",
    doi = "10.1007/978-1-4684-6042-1"
}

@article{bondareff1975macromolecules,
    author = "Bondareff, William",
    title = "Makromoleküle und Verhalten",
    year = "1975",
    journal = "Elektroenzephalographie und Klinische Neurophysiologie",
    url = "https://doi.org/10.1016/0013-4694(75)90239-4",
    doi = "10.1016/0013-4694(75)90239-4",
    number = "2",
    pages = "223",
    volume = "38"
}

@article{fox1980the,
    author = "Fox, Sidney W.",
    title = "The origins of behavior in macromolecules and protocells",
    year = "1980",
    journal = "Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Comparative Biochemistry",
    url = "https://doi.org/10.1016/0305-0491(80)90330-2",
    doi = "10.1016/0305-0491(80)90330-2",
    number = "3",
    pages = "423-436",
    volume = "67"
}

@misc{fox1980the1,
    author = "Fox, S. W",
    title = "The origins of behavior in macromolecules and protocells",
    year = "1980",
    howpublished = "Comparative Biochemistry and Physiology, v. 67B, p. 423-436",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Fox, S. W., 1980, The origins of behavior in macromolecules and protocells: Comparative Biochemistry and Physiology, v. 67B, p. 423-436.}"
}

@book{crossref1982behavior,
    title = "Verhalten von Makromolekülen",
    year = "1982",
    booktitle = "Fortschritte in der Polymerwissenschaft",
    url = "https://doi.org/10.1007/bfb0023982",
    doi = "10.1007/bfb0023982"
}

@incollection{dunn1982macromolecules,
    author = "Dunn, Adrian J.",
    title = "MACROMOLEKÜLE UND VERHALTEN",
    year = "1982",
    booktitle = "Molekulare Ansätze zur Neurobiologie",
    url = "https://doi.org/10.1016/b978-0-12-137020-6.50017-1",
    doi = "10.1016/b978-0-12-137020-6.50017-1",
    pages = "317-340"
}

@article{fox1984selfsequencing,
    author = "Fox, Sidney W.",
    title = "Self-sequencing of amino acids and origins of polyfunctional protocells",
    year = "1984",
    journal = "Origins of Life",
    url = "https://doi.org/10.1007/bf00933695",
    doi = "10.1007/bf00933695",
    number = "1-4",
    pages = "485-488",
    volume = "14"
}

Die Materialeigenschaften von Glimmer weisen überraschende Ähnlichkeiten mit denen lebender Systeme auf. Die Glimmer-Hypothese besagt, dass das Leben zwischen Glimmerschichten entstanden sein könnte, die stabile Kompartimente, mechanische Energie für die Bindungsbildung und die Isolation bieten, die für die darwinistische Evolution notwendig ist. Mechanische Energie wird durch die Bewegung von Glimmerschichten erzeugt, als Reaktion auf Kräfte wie Meeresströmungen oder Temperaturänderungen. Die Energie einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung bei Raumtemperatur ist vergleichbar mit einer mechanischen Kraft von 6 nanoNewtons (nN), die eine Strecke von 100 Picometern zurücklegt. Die Bewegungen von Glimmer könnten die mechanochemische Synthese präbiotischer organischer Moleküle ermöglicht haben. Darüber hinaus könnten die Bewegungen von Glimmer die frühesten Zellteilungen in einem späteren Stadium der Ursprünge des Lebens erleichtert haben. Die Bewegungen von Glimmer, die auf Lipidvesikel mit protozellulären Makromolekülen drücken, könnten das „Abblättern“ von „Tochter"-Protocellen erleichtert haben. Dieser Abblättern-Prozess wurde kürzlich bei wandlosen L-Form-Bakterien beobachtet und als Überrest der frühesten Zellteilungen vorgeschlagen (Leaver, et al. Nature 457, 849 (2009).

@article{doi101557proc1185ii0315,
    author = "Hansma, H.",
    title = "Could Life Originate between Mica Sheets?: Mechanochemical Biomolecular Synthesis and the Origins of Life",
    year = "2009",
    journal = "MRS Proceedings",
    abstract = "The materials properties of mica have surprising similarities to those of living systems. The mica hypothesis is that life could have originated between mica sheets, which provide stable compartments, mechanical energy for bond formation, and the isolation needed for Darwinian evolution. Mechanical energy is produced by the movement of mica sheets, in response to forces such as ocean currents or temperature changes. The energy of a carbon-carbon bond at room temperature is comparable to a mechanical force of 6 nanoNewtons (nN) moving a distance of 100 picometers. Mica's movements may have facilitated mechanochemistry, resulting in the synthesis of prebiotic organic molecules. Furthermore, mica's movements may have facilitated the earliest cell divisions, at a later stage of life's origins. Mica's movements, pressing on lipid vesicles containing proto-cellular macromolecules, might have facilitated the blebbing off of ‘daughter’ protocells. This blebbing-off process has been observed recently in wall-less L-form bacteria and is proposed to be a remnant of the earliest cell divisions (Leaver, et al. Nature 457, 849 (2009).",
    url = "https://www.semanticscholar.org/paper/edbcfe286db909f395c8ee9c0968ffc9ae8ec76e",
    doi = "10.1557/PROC-1185-II03-15",
    is_oa = "true",
    semanticscholar_citation_count = "5",
    semanticscholar_id = "edbcfe286db909f395c8ee9c0968ffc9ae8ec76e",
    volume = "1185"
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@article{gleiser2009toward,
    author = "Gleiser, Marcelo und Walker, Sara Imari",
    title = "Toward Homochiral Protocells in Noncatalytic Peptide Systems",
    year = "2009",
    journal = "Origins of Life and Evolution of Biospheres",
    url = "https://doi.org/10.1007/s11084-009-9166-5",
    doi = "10.1007/s11084-009-9166-5",
    number = "5",
    pages = "479-493",
    volume = "39"
}

@article{doi101021ol301723e,
    author = "Zhang, Yalong und Muthana, Saddam M und Barchi, J. und Gildersleeve, J.",
    title = "Divergent behavior of glycosylated threonine and serine derivatives in solid phase peptide synthesis.",
    year = "2012",
    journal = "Organic letters",
    url = "https://europepmc.org/articles/pmc3417326?pdf=render",
    doi = "10.1021/ol301723e",
    is_oa = "true",
    number = "15",
    pages = "3958-3961",
    semanticscholar_citation_count = "17",
    semanticscholar_id = "6a91f832a00d617293248517839452ddecc2d583",
    volume = "14"
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@article{doi101021bm500436p,
    author = "Pechar, M. und Pola, R. und Laga, R. und Braunova, A. und Filippov, S. und Bogomolova, A. und Bednárová, L. und Vaněk, O. und Ulbrich, K.",
    title = "Coiled coil peptides and polymer-peptide conjugates: synthesis, self-assembly, characterization and potential in drug delivery systems.",
    year = "2014",
    journal = "Biomacromolecules",
    url = "https://www.semanticscholar.org/paper/c6b76e2c8818aa3ae67bde1efc51398db6039b7a",
    doi = "10.1021/bm500436p",
    is_oa = "true",
    number = "7",
    pages = "2590-2599",
    semanticscholar_citation_count = "34",
    semanticscholar_id = "c6b76e2c8818aa3ae67bde1efc51398db6039b7a",
    volume = "15"
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@article{doi101016jbpj201611048,
    author = "Chilkoti, A.",
    title = "Phase Behavior and Self-Assembly of a New Family of Stimulus Responsive Peptide Polymers",
    year = "2017",
    journal = "Biophysical Journal",
    url = "http://www.cell.com/article/S0006349516310785/pdf",
    doi = "10.1016/J.BPJ.2016.11.048",
    is_oa = "true",
    number = "3",
    pages = "5a",
    semanticscholar_id = "d007489db2794aa6c1c787f19001160bfe1c5b8b",
    volume = "112"
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Zusammenfassung Wie und wo entstand das Leben auf der Erde? Bislang wurden verschiedene Umgebungen als plausible Standorte für den Ursprung des Lebens vorgeschlagen. Allerdings haben sich die Diskussionen auf eine begrenzte Phase der chemischen Evolution oder das Entstehen einer spezifischen chemischen Funktion von proto-biologischen Systemen konzentriert. Es bleibt unklar, welche geochemischen Situationen alle Stufen der chemischen Evolution antreiben könnten, von der Kondensation einfacher anorganischer Verbindungen bis hin zum Entstehen selbsttragender Systeme, die sich zu modernen biologischen Systemen entwickeln lassen. In dieser Übersicht fassen wir berichtete experimentelle und theoretische Befunde zur präbiotischen Chemie, die für dieses Thema relevant sind, zusammen, einschließlich der Verfügbarkeit biologisch essentieller Elemente (N und P) auf der Hadean-Erde, der abiotischen Synthese der Bausteine des Lebens (Aminosäuren, Peptide, Ribose, Nukleobasen, Fettsäuren, Nukleotide und Oligonukleotide), ihrer Polymerisation zu Bio-Makromolekülen (Peptide und Oligonukleotide) und des Entstehens biologischer Funktionen der Replikation und Kompartimentalisierung. Aus den Übersichten geht hervor, dass die Vollendung der chemischen Evolution mindestens acht Reaktionsbedingungen erfordert: (1) reduzierter Gasphasenzustand, (2) alkalischer pH-Wert, (3) Gefrierpunkt, (4) Süßwasser, (5) Trocken/Trocken-nass-Zyklus, (6) Kopplung mit Reaktionen hoher Energie, (7) Heiz-Kühl-Zyklus im Wasser und (8) außerirdische Zufuhr der Bausteine des Lebens und reaktiver Nährstoffe. Die Notwendigkeit dieser sich gegenseitig ausschließenden Bedingungen zeigt deutlich, dass der Ursprung des Lebens nicht an einem einzigen Ort stattfand; vielmehr erforderte er hochdiverse und dynamische Umgebungen, die miteinander verbunden waren, um den intramolekularen Transport von Reaktionsprodukten und Reaktanten durch Flüssigkeitszirkulation zu ermöglichen. Zukünftige experimentelle Forschung, die die Bedingungen des vorgeschlagenen Modells nachahmt, wird voraussichtlich weitere Einschränkungen für die Prozesse und Mechanismen des Ursprungs des Lebens liefern.

@article{doi101016jgsf201707007,
    author = "Kitadai, N. und Maruyama, S.",
    title = "Ursprung der Bausteine des Lebens: Eine Übersicht",
    year = "2017",
    journal = "Geoscience Frontiers",
    abstract = "Zusammenfassung Wie und wo entstand das Leben auf der Erde? Bislang wurden verschiedene Umgebungen als plausible Standorte für den Ursprung des Lebens vorgeschlagen. Allerdings haben sich die Diskussionen auf eine begrenzte Phase der chemischen Evolution oder das Entstehen einer spezifischen chemischen Funktion von proto-biologischen Systemen konzentriert. Es bleibt unklar, welche geochemischen Situationen alle Stufen der chemischen Evolution antreiben könnten, von der Kondensation einfacher anorganischer Verbindungen bis hin zum Entstehen selbsttragender Systeme, die sich zu modernen biologischen Systemen entwickeln lassen. In dieser Übersicht fassen wir berichtete experimentelle und theoretische Befunde zur präbiotischen Chemie, die für dieses Thema relevant sind, zusammen, einschließlich der Verfügbarkeit biologisch essentieller Elemente (N und P) auf der Hadean-Erde, der abiotischen Synthese der Bausteine des Lebens (Aminosäuren, Peptide, Ribose, Nukleobasen, Fettsäuren, Nukleotide und Oligonukleotide), ihrer Polymerisation zu Bio-Makromolekülen (Peptide und Oligonukleotide) und des Entstehens biologischer Funktionen der Replikation und Kompartimentalisierung. Aus den Übersichten geht hervor, dass die Vollendung der chemischen Evolution mindestens acht Reaktionsbedingungen erfordert: (1) reduzierter Gasphasenzustand, (2) alkalischer pH-Wert, (3) Gefrierpunkt, (4) Süßwasser, (5) Trocken/Trocken-nass-Zyklus, (6) Kopplung mit Reaktionen hoher Energie, (7) Heiz-Kühl-Zyklus im Wasser und (8) außerirdische Zufuhr der Bausteine des Lebens und reaktiver Nährstoffe. Die Notwendigkeit dieser sich gegenseitig ausschließenden Bedingungen zeigt deutlich, dass der Ursprung des Lebens nicht an einem einzigen Ort stattfand; vielmehr erforderte er hochdiverse und dynamische Umgebungen, die miteinander verbunden waren, um den intramolekularen Transport von Reaktionsprodukten und Reaktanten durch Flüssigkeitszirkulation zu ermöglichen. Zukünftige experimentelle Forschung, die die Bedingungen des vorgeschlagenen Modells nachahmt, wird voraussichtlich weitere Einschränkungen für die Prozesse und Mechanismen des Ursprungs des Lebens liefern.",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.gsf.2017.07.007",
    doi = "10.1016/J.GSF.2017.07.007",
    is_oa = "true",
    number = "4",
    pages = "1117-1153",
    semanticscholar_citation_count = "349",
    semanticscholar_id = "b0926c65e24d5418043226bdf1055eaf2178a79e",
    volume = "9"
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@article{doi101016jijbiomac201701001,
    author = "Shouji, Takuya und Yamamoto, Kazuya und Kadokawa, J.",
    title = "Chemoenzymatische Synthese und selbstorganisierendes Gelationsverhalten von Amylose-graftiertem Poly(γ-glutaminsäure).",
    year = "2017",
    journal = "International journal of biological macromolecules",
    url = "https://www.semanticscholar.org/paper/cf168effbc0e27ac8afc780c4f8cf6d2d3c4195e",
    doi = "10.1016/j.ijbiomac.2017.01.001",
    is_oa = "true",
    pages = "99-105",
    semanticscholar_citation_count = "14",
    semanticscholar_id = "cf168effbc0e27ac8afc780c4f8cf6d2d3c4195e",
    volume = "97"
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Dieser Tutorial-Überblick beschreibt molekulare Designprinzipien für Peptide und Peptidderivate, die Phasentrennung unterliegen, und hebt das Potenzial der daraus resultierenden Koazervat-Protocellen hervor.

@article{abbas2021peptidebased,
    author = "Abbas, Manzar und Lipiński, Wojciech P. und Wang, Jiahua und Spruijt, Evan",
    title = "Peptidbasierte Koazervate als biomimetische Protocellen",
    year = "2021",
    journal = "Chemical Society Reviews",
    abstract = "Dieser Tutorial-Überblick beschreibt molekulare Designprinzipien für Peptide und Peptidderivate, die Phasentrennung unterliegen, und hebt das Potenzial der daraus resultierenden Koazervat-Protocellen hervor.",
    url = "https://doi.org/10.1039/d0cs00307g",
    doi = "10.1039/d0cs00307g",
    number = "6",
    pages = "3690-3705",
    volume = "50"
}

Der Ursprung des genetischen Codes ist ein anhaltendes Rätsel in der Biologie. Hinweise auf einen 'Code innerhalb der Codons' deuten auf biophysikalische Wechselwirkungen hin, doch diese Muster haben der Interpretation standgehalten. Hier präsentieren wir einen neuen Rahmen, der auf dem autotrophen Wachstum von Protocells aus CO2 und H2 basiert. Aktuelle Arbeiten deuten darauf hin, dass der universelle Kern des Stoffwechsels einen thermodynamisch begünstigten Protometabolismus bis hin zur Nukleotidsynthese nachbildet. Die Betrachtung des genetischen Codes im Zusammenhang mit einem erweiterten Protometabolismus ermöglicht es uns, die meisten Codon-Zuordnungen vorherzusagen. Wir zeigen, dass das erste Zeichen des Codons der Distanz zur CO2-Fixierung entspricht, wobei Aminosäuren, die von Purinen (G gefolgt von A) kodiert werden, der CO2-Fixierung am nächsten liegen. Diese Assoziationen deuten auf einen frühen, purinreichen Stoffwechsel mit einem eingeschränkten Pool an Aminosäuren hin. Die zweite Position des Anticodons entspricht der Hydrophobität der kodierten Aminosäure. Wir kombinieren mehrere Hydrophobitätsmaße, um zu zeigen, dass diese Korrelation für frühe Aminosäuren stark, für spätere Spezies jedoch schwächer ist. Schließlich zeigen wir, dass die Redundanz an der dritten Position nicht zufällig um den Code verteilt ist: nicht-redundante Aminosäuren können basierend auf der Größe, speziell der Länge, zugeordnet werden. Wir schreiben dies zusätzlichen stereochemischen Wechselwirkungen am Anticodon zu. Diese Regeln implizieren eine iterative Expansion des genetischen Codes über die Zeit, wobei Codon-Zuordnungen sowohl von der Distanz zur CO2-Fixierung als auch von biophysikalischen Wechselwirkungen zwischen Nukleotidsequenzen und Aminosäuren abhängen. Auf diese Weise konnten die frühesten RNA-Polymere in autotrophen Protocells nicht-zufällige Peptidsequenzen mit selektierbaren Funktionen produzieren.

@article{doi101016jbbabio2022148597,
    author = "Harrison, S. und Palmeira, Raquel Nunes und Halpern, Aaron und Lane, N.",
    title = "A biophysical basis for the emergence of the genetic code in protocells.",
    year = "2022",
    journal = "Biochimica et biophysica acta. Bioenergetics",
    abstract = "Der Ursprung des genetischen Codes ist ein anhaltendes Rätsel in der Biologie. Hinweise auf einen 'Code innerhalb der Codons' deuten auf biophysikalische Wechselwirkungen hin, doch diese Muster haben der Interpretation standgehalten. Hier präsentieren wir einen neuen Rahmen, der auf dem autotrophen Wachstum von Protocells aus CO2 und H2 basiert. Aktuelle Arbeiten deuten darauf hin, dass der universelle Kern des Stoffwechsels einen thermodynamisch begünstigten Protometabolismus bis hin zur Nukleotidsynthese nachbildet. Die Betrachtung des genetischen Codes im Zusammenhang mit einem erweiterten Protometabolismus ermöglicht es uns, die meisten Codon-Zuordnungen vorherzusagen. Wir zeigen, dass das erste Zeichen des Codons der Distanz zur CO2-Fixierung entspricht, wobei Aminosäuren, die von Purinen (G gefolgt von A) kodiert werden, der CO2-Fixierung am nächsten liegen. Diese Assoziationen deuten auf einen frühen, purinreichen Stoffwechsel mit einem eingeschränkten Pool an Aminosäuren hin. Die zweite Position des Anticodons entspricht der Hydrophobität der kodierten Aminosäure. Wir kombinieren mehrere Hydrophobitätsmaße, um zu zeigen, dass diese Korrelation für frühe Aminosäuren stark, für spätere Spezies jedoch schwächer ist. Schließlich zeigen wir, dass die Redundanz an der dritten Position nicht zufällig um den Code verteilt ist: nicht-redundante Aminosäuren können basierend auf der Größe, speziell der Länge, zugeordnet werden. Wir schreiben dies zusätzlichen stereochemischen Wechselwirkungen am Anticodon zu. Diese Regeln implizieren eine iterative Expansion des genetischen Codes über die Zeit, wobei Codon-Zuordnungen sowohl von der Distanz zur CO2-Fixierung als auch von biophysikalischen Wechselwirkungen zwischen Nukleotidsequenzen und Aminosäuren abhängen. Auf diese Weise konnten die frühesten RNA-Polymere in autotrophen Protocells nicht-zufällige Peptidsequenzen mit selektierbaren Funktionen produzieren.",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2022.148597",
    doi = "10.1016/j.bbabio.2022.148597",
    is_oa = "true",
    number = "8",
    pages = "148597",
    semanticscholar_citation_count = "23",
    semanticscholar_id = "b1aedb16674cef21033ef71aa63c71450c627085",
    volume = "1863"
}

Kondensierte Koazervatphasen werden nun als wichtige Merkmale der modernen Zellbiologie sowie als wertvolle protocelluläre Modelle in Studien zum Ursprung des Lebens und der synthetischen Biologie verstanden. In jedem dieser Bereiche ist die Entwicklung von Modellsystemen mit variablen und einstellbaren Materialeigenschaften von großer Bedeutung für die Nachbildung von Leben. Hier entwickeln wir ein Ligase-Ribozymsystem, das in der Lage ist, kurze RNA-Fragmente zu extrem langen Ketten zu verknüpfen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Bildung von Koazervat-Mikrotropfen mit dem Ligase-Ribozym und Poly(L-Lysin) die Ribozym-Rate und den Ausbeute erhöht, was wiederum die Länge des anionischen Polymerkomponenten des Systems erhöht und den Tropfen spezifische physikalische Eigenschaften verleiht. Tropfen, die aktive Ribozym-Sequenzen enthalten, widerstehen dem Wachstum, benetzen sich nicht oder breiten sich auf unpassivierten Oberflächen nicht aus und zeigen im Vergleich zu Kontrollen mit inaktiven Sequenzen eine reduzierte RNA-Übertragung zwischen den Tropfen. Diese veränderten Verhaltensweisen, die von RNA-Sequenz und katalytischer Aktivität herrühren, stellen einen spezifischen Phänotyp und einen potenziellen Fitnessvorteil dar und öffnen die Tür für Selektions- und Evolutionsexperimente basierend auf einer Genotyp-Phänotyp-Verknüpfung.

@misc{vay2022ribozymephenotype,
    author = "Vay, Kristian Le und Salibi, Elia und Ghosh, Basusree und Dora Tang, T-Y und Mutschler, Hannes",
    title = "Ribozym-Phänotyp-Kopplung in peptidbasierten Koazervat-Protocells",
    year = "2022",
    abstract = "Kondensierte Koazervatphasen werden nun als wichtige Merkmale der modernen Zellbiologie sowie als wertvolle protocelluläre Modelle in Studien zum Ursprung des Lebens und der synthetischen Biologie verstanden. In jedem dieser Bereiche ist die Entwicklung von Modellsystemen mit variablen und einstellbaren Materialeigenschaften von großer Bedeutung für die Nachbildung von Leben. Hier entwickeln wir ein Ligase-Ribozymsystem, das in der Lage ist, kurze RNA-Fragmente zu extrem langen Ketten zu verknüpfen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Bildung von Koazervat-Mikrotropfen mit dem Ligase-Ribozym und Poly(L-Lysin) die Ribozym-Rate und den Ausbeute erhöht, was wiederum die Länge des anionischen Polymerkomponenten des Systems erhöht und den Tropfen spezifische physikalische Eigenschaften verleiht. Tropfen, die aktive Ribozym-Sequenzen enthalten, widerstehen dem Wachstum, benetzen sich nicht oder breiten sich auf unpassivierten Oberflächen nicht aus und zeigen im Vergleich zu Kontrollen mit inaktiven Sequenzen eine reduzierte RNA-Übertragung zwischen den Tropfen. Diese veränderten Verhaltensweisen, die von RNA-Sequenz und katalytischer Aktivität herrühren, stellen einen spezifischen Phänotyp und einen potenziellen Fitnessvorteil dar und öffnen die Tür für Selektions- und Evolutionsexperimente basierend auf einer Genotyp-Phänotyp-Verknüpfung.",
    url = "https://doi.org/10.1101/2022.10.25.513667",
    doi = "10.1101/2022.10.25.513667"
}

@article{zhuravskaya2022synthesis,
    author = "Zhuravskaya, O. N. und Dommes, O. A. und Okatova, O. V. und Panarin, E. F. und Pavlov, G. M.",
    title = "Synthese und Hydrodynamisches Verhalten von Poly(methacryloylamino galactose)-Macromolekülen",
    year = "2022",
    journal = "Doklady Physical Chemistry",
    url = "https://doi.org/10.1134/s0012501622030022",
    doi = "10.1134/s0012501622030022",
    number = "1",
    pages = "35-38",
    volume = "503"
}

Membranlose Kompartimente, die durch flüssig-flüssige Phasentrennung (LLPS) von intrinsisch ungeordneten Proteinen entstehen, sind für die zelluläre Organisation und Regulation unerlässlich. Ähnlich könnten kurze peptidbasierte Koazervate, die über LLPS assembliert werden, als primitive Kompartimente während der frühen biochemischen Evolution gedient haben. Die molekulare Grammatik, die das Phasenverhalten kurzer Peptide steuert, bleibt jedoch unklar. Hier stellen wir eine Bibliothek kurzer zystein-terminierter Peptide vor, die als „Sticker"-Einheiten fungieren, um das Phasentrennungsverhalten ihrer oxidierten dimeren Formen systematisch zu untersuchen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass LLPS in diesen einfachen Peptidsystemen primär durch das scheinbare Verhältnis von Arginin zu aromatischen Resten (Rarg/aro) und durch die spezifische Identität des aromatischen Restes (Phe, Tyr, Trp) bestimmt wird. Die gemessenen Sättigungskonzentrationen (Csat) zeigen eine lineare Korrelation mit der Hydrophobizität der aromatischen Reste, was darauf hindeutet, dass eine erhöhte Hydrophobizität die treibende Kraft für die Phasentrennung verstärkt. Um ihre funktionelle Vielseitigkeit und Relevanz als Protocell-Modelle zu demonstrieren, haben wir eine enzyminspirierte katalytische Triade (Ser-His-Asp, SHD) in die Peptidsequenzen integriert und den Koazervaten so katalytische Aktivität verliehen. Darüber hinaus ermöglichten redoxaktive Disulfid-Spacer eine reversible Kondensation und Auflösung in Reaktion auf Glutathion, was die intrazelluläre Lieferung und die glutathionausgelöste Freisetzung von Frachten wie mRNA erleichtert. Zusammen etablieren diese Ergebnisse ein minimales, aber prädiktives Rahmenwerk für das Design peptidbasierter Koazervate und heben ihr Potenzial in der intrazellulären Lieferung, mRNA-Impfstoffen und Studien zum chemischen Ursprung des Lebens hervor.

@article{doi101016jjcis2025139604,
    author = "Wang, Jiahua und Abbas, Manzar und Qiu, Yuening und Zhao, Yao und Wang, Junyou und Li, Yuehua",
    title = "Sequence-encoded phase behavior and functionality of short peptide coacervates.",
    year = "2025",
    journal = "Journal of colloid and interface science",
    abstract = {Membranlose Kompartimente, die durch flüssig-flüssige Phasentrennung (LLPS) von intrinsisch ungeordneten Proteinen entstehen, sind für die zelluläre Organisation und Regulation unerlässlich. Ähnlich könnten kurze peptidbasierte Koazervate, die über LLPS assembliert werden, als primitive Kompartimente während der frühen biochemischen Evolution gedient haben. Die molekulare Grammatik, die das Phasenverhalten kurzer Peptide steuert, bleibt jedoch unklar. Hier stellen wir eine Bibliothek kurzer zystein-terminierter Peptide vor, die als „Sticker"-Einheiten fungieren, um das Phasentrennungsverhalten ihrer oxidierten dimeren Formen systematisch zu untersuchen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass LLPS in diesen einfachen Peptidsystemen primär durch das scheinbare Verhältnis von Arginin zu aromatischen Resten (Rarg/aro) und durch die spezifische Identität des aromatischen Restes (Phe, Tyr, Trp) bestimmt wird. Die gemessenen Sättigungskonzentrationen (Csat) zeigen eine lineare Korrelation mit der Hydrophobizität der aromatischen Reste, was darauf hindeutet, dass eine erhöhte Hydrophobizität die treibende Kraft für die Phasentrennung verstärkt. Um ihre funktionelle Vielseitigkeit und Relevanz als Protocell-Modelle zu demonstrieren, haben wir eine enzyminspirierte katalytische Triade (Ser-His-Asp, SHD) in die Peptidsequenzen integriert und den Koazervaten so katalytische Aktivität verliehen. Darüber hinaus ermöglichten redoxaktive Disulfid-Spacer eine reversible Kondensation und Auflösung in Reaktion auf Glutathion, was die intrazelluläre Lieferung und die glutathionausgelöste Freisetzung von Frachten wie mRNA erleichtert. Zusammen etablieren diese Ergebnisse ein minimales, aber prädiktives Rahmenwerk für das Design peptidbasierter Koazervate und heben ihr Potenzial in der intrazellulären Lieferung, mRNA-Impfstoffen und Studien zum chemischen Ursprung des Lebens hervor.},
    url = "https://www.semanticscholar.org/paper/a1724ff70fe9b1052276f3add7d5f2fd750bf13c",
    doi = "10.1016/j.jcis.2025.139604",
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Die ursprünglichen Bedingungen, unter denen das primitive Leben auf der frühen Erde entstand, waren wahrscheinlich verdünnte Mischungen organischer Verbindungen in wässrigen Lösungen. Eine wesentliche Herausforderung für die Erforschung des Ursprungs des Lebens besteht darin, die Reaktionen zu entdecken, die es ermöglichten, dass solche Mischungen zunehmend komplex wurden, mit Produkten wie Polymeren, die strukturelle und funktionelle Eigenschaften aufwiesen, die mit der Biologie in Verbindung stehen. Die Wahrscheinlichkeit ist gering, dass potenzielle Reaktanten sich in verdünnten Lösungen, die aus Tausenden verschiedener molekularer Spezies bestehen, finden könnten. Um die Wahrscheinlichkeit solcher Begegnungen zu verbessern, haben wir eine neuartige Bedingung untersucht, die potenzielle Reaktanten sowohl konzentriert und organisiert als auch polymere Produkte kapselt, um Protocellen zu bilden. Die Bedingung beinhaltet eine Quelle von Süßwasser, das als Niederschlag auf Landmassen wie vulkanischen Inseln fällt. Das Wasser löst exogen und endogen verfügbare organische Verbindungen auf und speist hydrothermale Felder, in denen die Lösungen Zyklen der Verdampfung und Rehydrierung durchlaufen, ein Prozess, der heute leicht beobachtet werden kann. Die meisten Forscher würden zustimmen, dass Monomere wie Aminosäuren und Nukleotide in der Mischung vorhanden sein würden, aber weniger Aufmerksamkeit wurde der Selbstassemblierung amphiphiler Verbindungen gewendet, die ebenfalls wesentliche Bestandteile weitgehend untersuchter Protocellen sind. Hier stellen wir eine Hypothese auf, wie ein eng verwandtes Medium – multilamellare Lipid-Polymer (LP)-Matrizen, die Feucht-Trocken-Zyklen ausgesetzt sind – als Vorfahr wirken und drei wesentliche Prozesse antreiben kann: Konzentration von Monomeren, Polymerisation durch Synthese von Ester- und Peptidbindungen sowie Förderung von Wechselwirkungen zwischen Peptiden und Nukleotid-Oligomeren. Wir schlagen vor, dass solche Matrizen „kombinatorische Motoren" darstellen, die ansonsten unwahrscheinliche funktionelle Komplexe erzeugen können. Nach Charakterisierung der Quellen organischer Verbindungen, der geochemischen Einstellungen und der energetischen Umgebungen, in denen ein solcher LP-Vorfahr assemblieren kann, präsentieren wir ein konzeptionelles Modellsystem, das sowohl chemische als auch computergestützte experimentelle Ansätze zur Überprüfung dieser Hypothese informiert.

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    author = "Damer, B. und Deamer, David",
    title = "Ein multilamellares Lipid-Polymer-Vorfahr kann die Assemblierung unwahrscheinlicher funktioneller Polymerkomplexe am Ursprung des Lebens fördern.",
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