La recherche pourrait résoudre les dilemmes persistants sur le début de la vie

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Une équipe de chercheurs de l'Université de Tokyo a synthétisé de manière reproductible des supramolécules en forme d'escalier d'une seule main, ou chiralité, à l'aide d'un équipement de laboratoire standard. En éliminant progressivement le solvant d'une solution en rotation contenant des précurseurs non chiraux, ils ont été en mesure de produire des hélices se tordant préférentiellement dans une direction donnée. Ces recherches pourraient déboucher sur de nouvelles méthodes de production de médicaments moins coûteuses, ainsi que sur un des dilemmes persistants concernant le début de la vie.

L'une des caractéristiques les plus frappantes des molécules les plus importantes pour la vie – y compris l'ADN, les protéines et les sucres – est qu'elles ont un caractère "spontané", appelé chiralité. Autrement dit, tous les organismes vivants ont choisi de s’appuyer sur une seule molécule, tandis que l’image miroir non superposable ne fait rien. C'est un peu comme posséder un chien qui ne va chercher que vos gants gauchers, tout en ignorant complètement ceux qui sont droitiers. Cela devient encore plus déconcertant quand on considère que les paires chirales se comportent de manière chimiquement identique. Cela rend extrêmement difficile la production d'un seul type de molécule chirale lors du démarrage avec des précurseurs non chiraux.

Pourquoi et comment la jeunesse a-t-elle choisi un type de tolérance plutôt que l'autre est une question majeure en biologie, parfois appelée "la question de l'homochiralité". Une hypothèse est que certains déséquilibres précoces ont brisé la symétrie entre les molécules de gauche et de droite, et que ce changement a été «bloqué» au fil du temps de l'évolution. Des chercheurs de l'Université de Tokyo ont démontré que, dans de bonnes conditions, la rotation macroscopique peut conduire à la formation de supramolécules d'une chiralité particulière.

Ceci a été accompli en utilisant un évaporateur rotatif, un équipement standard des laboratoires de chimie utilisé pour concentrer les solutions en éliminant doucement le solvant. "On croyait auparavant que la rotation macroscopique ne pouvait pas causer une chiralité moléculaire à l'échelle nanométrique, en raison de la différence d'échelle, mais nous avons montré que la chiralité des molécules pouvait en effet se fixer dans le sens de la rotation", explique le premier auteur, Mizuki Kuroha.

Selon sa théorie, certaines anciennes biomolécules capturées dans un vortex primordial sont responsables du choix de la stabilité manuelle qui nous reste aujourd'hui.

Non seulement ces résultats permettent de comprendre l'origine de l'homochiralité de la vie, mais ils représentent également un aspect pionnier dans la combinaison de la chimie moléculaire à l'échelle nanométrique et de la dynamique des fluides macroscopiques. "

Kazuyuki Ishii, auteur principal

Ces recherches pourraient également permettre de nouvelles voies de synthèse pour les médicaments chiraux ne nécessitant pas de molécules chirales.

La source:

Référence du journal:

Kuroha, M., et al. (2019) Nanoarchitectures supramoléculaires chirales issues de rotations mécaniques macroscopiques: effets sur le comportement d'agrégation énantiosélective des phtalocyanines. Angewandte Chemie. doi.org/10.1002/anie.201911366.

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