化学進化について考えてみる

リン酸化説のイメージ化合物

画像はリン酸化説のイメージ化合物である．
リボースの 3' と 5' がリン酸化されている．
2' にはアラニンが結合している．
塩基のように見える部分はオロト酸である．

1.現在の材料で過去を想像する

生命の起源 = 化学進化をモデル化するために，現代の生物の主要構成成分とそれらを縮合した物資を整理した．
生命に重要な役割を果たしている低分子は，ヌクレオチド関連化合物や糖リン酸エステルと言えそうである．
これらのモノマーをビルディングブロック脱水重合物をコンポーネントと称する．

[1.現在の材料で過去を想像する] に移動

2.コンポーネントからプロトセルの形成

化学進化初期のコンポーネントについて考えてみる．
コンポーネントを便宜上，コンポーネントをプロトリン脂質とプロトポリマーに分類する．
プロトポリマーは，タンパク質や核酸の遠い先祖である．
プロトリン脂質ミセルから細胞様の構造が生成したと考え，これをプロトセルと称する．
プロトセル内の疎水的な環境が微酸性であれば，加リン酸分解や脱水縮合反応等の反応が進行し，コンポーネントが成長する．

[2.コンポーネントからプロトセルの形成] に移動

3.プロトポリマーの成長

プロトポリマーを成長させる反応をリストアップし，生化学的に重要な反応を見つける．
これらの反応は，現代のヌクレオチド関連化合物の合成や複製・転写・翻訳反応につながる．

[3.プロトポリマーの成長] に移動

4.酵素活性の起源

リン酸仮説に基づいた酵素活性の起源を考える．
酵素の起源を研究する方向を 2 個想定する．

1. ビルディングブロックから始めて酵素活性を有するペプチドに至る
2. 現代の酵素を分析して発生したころの状況を推定する

[4.酵素の起源] に移動

5.ペプチド，ヌクレオチドの伸長

これらはヌクレオチド部分の 3'-末（の 3'-OH）上での反応である．

• ヌクレオチドを結合する反応（後の核酸伸長反応）
• ペプチジル基間のアミノリシス（後のペプチド伸長反応）
• アミノ酸を結合する反応（後のアミノアシル tRNA の生成）

[5.ペプチド，ヌクレオチドの伸長] に移動

6.ヌクレオチドの起源

塩基類は N-グリコシド結合を形成しにくいが，現実にヌクレオチドは存在する．
これを説明するために，化学進化の場におけるヌクレオチドの形成は，アミノ化合物と活性化された糖との反応で始まったと考えてみる．

[6.ヌクレオチドの起源] に移動

7.糖・有機酸代謝の発生

高エネルギーリン酸化合物産生システムの発生，言い換えれば，現代の解糖系やペントースリン酸サイクルの起源を論じる．
システムが完成するまでのどこかの段階で，NAD や FAD の利用が始まると考える．

[7.糖・有機酸代謝の発生] に移動

8.時系列展開による要約

リン酸仮説のまとめとして，考察を発展させつつ時系列展開してみる．糖，アミノ酸，核酸塩基，およびポリリン酸から始めて，翻訳系や糖・有機酸代謝が発生するまでの期間を扱う．

[8.時系列展開による要約] に移動