Prebiotic synthesis and triphosphorylation of 3′-amino-TNA nucleosides

化学 核苷 核酸 益生元 自然发生 氨基酸 反应性(心理学) 核苷酸 组合化学 选择性 DNA 核糖 碱基对 立体化学 碱基 生物化学 催化作用 基因 病理 替代医学 生物 医学 遗传学
作者
Daniel Whitaker,Matthew W. Powner
出处
期刊:Nature Chemistry [Nature Portfolio]
卷期号:14 (7): 766-774 被引量:9
标识
DOI:10.1038/s41557-022-00982-5
摘要

Nucleosides are essential to the emergence of life, and so their synthesis is a key challenge for prebiotic chemistry. Although amino-nucleosides have enhanced reactivity in water compared with ribonucleosides, they are assumed to be prebiotically irrelevant due to perceived difficulties with their selective formation. Here we demonstrate that 3'-amino-TNA nucleosides (TNA, threose nucleic acid) are formed diastereoselectively and regiospecifically from prebiotic feedstocks in four high-yielding steps. Phosphate provides an unexpected resolution, leading to spontaneous purification of the genetically relevant threo-isomer. Furthermore, 3'-amino-TNA nucleosides are shown to be phosphorylated directly in water, under mild conditions with cyclic trimetaphosphate, forming a nucleoside triphosphate (NTP) in a manner not feasible for canonical nucleosides. Our results suggest 3'-amino-TNA nucleosides may have been present on the early Earth, and the ease with which these NTPs form, alongside the inherent selectivity for the Watson-Crick base-pairing threo-monomer, warrants further study of the role they could play during the emergence of life.
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