Время синтеза гемоглобина оказалось сравнимо с возрастом Земли

Американские исследователи установили, что в отсутствие фермента реакция, необходимая для синтеза гемоглобина, идет более двух миллиардов лет. Пресс-релиз работы, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, доступен на сайте Медицинской школы университета Северной Каролины.
Ферменты - это молекулы белка, которые ускоряют протекание химических реакций в живых системах. В неживой природе вещества, обладающие такими свойствами, получили название катализаторов. Катализаторы делают возможным протекание реакций, снижая их энергию активации. Реакции, для которых требуется присутствие катализатора, могут протекать и без него, однако вероятность этого события невысока. Другими словами, время такой реакции будет очень большим.

В своей работе ученые исследовали, сколько времени потребуется для протекания реакции, катализируемой ферментом уропорфириногендекарбоксилазой. Эта реакция входит в каскад реакций, необходимых для синтеза гемоглобина (белка крови, который ответственен за связывание кислорода) у человека и хлорофилла (без него растения не смогут осуществлять фотосинтез) у растений. В организме такая реакция протекает за несколько миллисекунд (тысячных долей секунды).

Ученые определяли, сколько времени займет спонтанное протекание катализируемой уропорфириногендекарбоксилазой реакции отсоединения карбоксильной группы от вещества под названием пирролил-3-ацетат. Исследование показало, что время, за которое половина участвующего в реакции вещества потеряет карбоксильную группу, составляет 2,3 миллиарда лет (в химии принято определять время, за которое прореагирует не все вещество, а именно половина). Для сравнения, возраст Земли составляет около 4,5 миллиарда лет.

Ферменты необходимы для протекания практически всех реакций в организмах живых существ. Ускорение протекания реакций происходит благодаря очень точному позиционированию субстрата на молекуле фермента. Используя химический катализ, ученым пока не удалось добиться сравнимой с ферментами эффективности катализа.