Effects of additives on the prebiotic formation of depsipeptide oligomers, precursors of proto-polypeptides

Abstract

The process by which the first peptides were formed is still unclear. A few hypotheses have been proposed, but still there are doubts on whether they were possible during the prebiotic era. This lead some researchers to propose that polyesters are the ancestral precursor of the polypeptides. It has been proposed that the intermediate of this transition is a depsipeptide oligomer. Depsipeptides are peptide chains with one of more esters bonds replacing amide bonds. Some research has demonstrated that depsipeptide oligomers are possible precursors for the formation of peptides. The depsipeptide oligomers can be formed simulating the prebiotic earth conditions using dry downs. In this work, three monomers, (2-hydroxyacetyl)alanine (gA), ((S)- 2-hydroxypropanoyl)-L-alanine (aA) and ((R-2-hydroxypropanoyl)-D-valine (aV) were dried down with different additives to evaluate the formation of the depsipeptide oligomers. For gA, the additive that promoted the formation of longer depsipeptide oligomers was 2-Hydroxypidridine; inorganic salt, magnesium sulfate (MgSO4) had the cleanest reaction, and interestingly, magnesium chloride (MgCl2) had a negative effect. In the case of aA and aV, the additives did not have any significant effect in the formation of longer oligomers. These results demonstrate that depsipeptide oligomers can be formed in the presence of a variety of organic aromatic heterocyclic molecules, which are in accord with prebiotic earth conditions.

El proceso por el cual los primeros péptidos se formaron se desconoce. Algunas hipótesis han sido propuestas, pero todavía existen dudas sobre si estas eran posible durante la era prebiótica. Esto llevo a algunos investigadores a proponer que los poliésteres son los precursores ancestrales de los polipéptidos. Se ha propuesto que el intermediario de esta transición son los oligómeros depsipeptidos. Los depsipéptidos son cadenas peptídicas con uno o más enlaces de amidas remplazados por enlaces ésteres. Algunas investigaciones llevadas han demostrado que los oligómeros depsipeptidos son posibles precursores para la formación para los péptidos. Los oligómeros depsipeptidos pueden ser formados por medio de secados, los cuales son utilizados para simular las condiciones de una tierra prebiótica. En esta investigación, tres monómeros, (2- hidroxiacetil)alanina (gA), ((S) -2-hidroxipropanoil) -L-alanina (aA) y ((R-2-hidroxipropanoil) - D-valina (aV), fueron secados en presencia de varios aditivos para de esta forma evaluar la formación de los oligómeros. Para gA, el aditivo que promovió la formación de oligómeros depsipeptidos más largos fue el heterociclo, 2-hidroxipiridina; con la sal inorgánica sulfato de magnesio (MgSO4) la reacción mostró ser más limpia; y cloruro de magnesio (MgCl2) fue el aditivo con efectos negativos más evidentes. En el caso de aA para aV, los aditivos no tuvieron un efecto significativo en la formación de oligómeros depsipeptidos más largos. Estos resultados demuestran que los oligómeros depsipeptidos se pueden formar en presencia de una variedad de moléculas orgánicas heterocíclicas, lo cual va acorde con las condiciones de una tierra prebiótica.