原子レベルの相互作用が恐竜コラーゲンを何百万年も保存する謎を解く

Tokyo研究者たちは、骨や結合組織において重要なタンパク質であるコラーゲンを、約1億9500万年前の恐竜の化石の中に発見しました。この驚くべき発見は、タンパク質の分解に関する既存の知識と矛盾しています。というのも、タンパク質を構成する結合は通常500年しか持たないと考えられているからです。MITの研究によると、この現象は水による分解からタンパク質を守る特別な分子プロセスによって説明されます。

この研究の重要な発見には、以下のものがあります：

• 特殊な原子レベルの相互作用がコラーゲンを保護します。
• コラーゲンのトリプルヘリックスのトランス型は加水分解に耐性があります。
• コラーゲンの連続したトリプルヘリックス構造には弱点がありません。

この研究は、コラーゲン繊維の中でアミノ酸同士を結びつける結合に焦点を当てています。これらの結合は、一つのアミノ酸の炭素原子と別のアミノ酸の窒素原子の間に形成され、カルボニル基を作ります。MITの研究者たちは、このカルボニル基の酸素原子が周囲のペプチド結合と電子を共有できることを発見し、その結果、水分子が結合を分解しようとするのを防ぐ働きをしていることが分かりました。

研究者たちは2種類のコラーゲン模倣体を調査しました。天然コラーゲンに似たトランス型は、水に対して非常に高い耐性を示しました。それに対し、シス型はペプチド結合の角度を変えるため、水にさらされるとすぐに分解しました。

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電子の共有は、アルファヘリックスのような他のタンパク質構造にも見られます。しかし、アルファヘリックスは通常、より露出した部分と結びついているため、それほど保護的ではありません。それに対して、三重らせん構造を持つコラーゲンは、非常に高い耐久性を持ち、数千年にわたって持続することができます。

科学者たちは、非常に寒冷または乾燥した条件がコラーゲンの保存に役立つかもしれないと考えてきました。これらの要因が影響する可能性はあるものの、レインズは、コラーゲンが地質学的な長い時間にわたって持続する主な理由は、この分子の自然の防御メカニズムである可能性が高いと指摘しています。

この発見は、分子の安定性に対する我々の見方を変えるとともに、有機材料の保存に新たな方法を提供します。現在の研究は生物構造の耐久性を強調しており、古生物学やバイオテクノロジーにおける新たな可能性を導き出しています。この独特の分子特性は、古代の生体分子がどれほど長く持続し得るかについて再考を促すかもしれません。