[논문 리뷰] Meteoritic Proteins with Glycine, Iron and Lithium

Malcolm W. McGeoch, Sergei Dikler외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 02. 21.

Astro and Planetary Science참고 문헌 26인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 CV3 탄소질 흑연화된 흑연화석에서 새로운 외계 고분자 아미드인 헴올리틴(2320 Da)과 헴오크린(1494 Da)을 밝혀내었으며, 이들은 글리신, 하이드록시글리신, 철, 산소, 리튬로 구성되어 있다. MALDI 질량 분석법과 폴치 추출 입자의 3차원 영상 분석을 통해 저자들은 실리콘으로 연결된 공유 결합의 삼지기 형태의 구조를 입증하였으며, 이sov초적 농축(2H > 25,700 ppm)을 통해 외계 기원을 확인하고 m/z 4641 이상의 조각으로 인한 연장된 격자 구조를 규명하였다.

ABSTRACT

We report that polymer amide [1] with a protein backbone of mainly glycine units and iron is present in the CV3 meteorites Acfer 086, Allende and KABA. The evidence for this is from particles of these meteorites after Folch extraction being analyzed by MALDI mass spectrometry and from the 3D physical structures that form in the various Folch solvent phases. The two physical forms we observe are branching rods and entrapping spheres on the 100micron scale. Two potential molecular structures of polymer amide are presented in this report. One we term hemolithin of mass 2320Da, contains glycine, hydroxy-glycine, Fe, O and Li. The other, we term hemoglycin of mass 1494Da is of glycine, hydroxy-glycine, Fe and O. Hemoglycin is connected covalently in triplets by silicon to form a triskelion. Analysis of the complete spectrum of isotopes associated with each molecular fragment shows very high 2H enhancement above terrestrial averaging 25,700 parts per thousand (sigma = 3,500, n=15), confirming extra-terrestrial origin and hence the existence of these molecules within the asteroid parent body of the CV3 meteorite class. The hemoglycin triskelia join via silicon bonds into an extended lattice, as seen in mass spectrometry of lattice fragments at m/z 4641 and above [2]. The identification of hemolithin and hemoglycin required careful methodology at room temperature with the minimum of steps up to mass spectrometry analysis ensuring that only the laser step fragmented the molecules. The 3D structures were imaged through permanently closed Folch extraction V-vials at a magnification of 10.

연구 동기 및 목표

• 탄소질 흑연화석에 존재하는 생물학적 관련성이 있는 새로운 유기 고분자를 규명하고 특성화하는 것.
• 우주비의 복잡한 유기 분자의 외계 기원을 입증하는 구조적 및 이소otope적 증거를 규명하는 것.
• 이들 고분자의 폴치 용매 상에서의 3차원 물리적 형태와 분자 구조를 조사하는 것.
• 질량 분석법 동안 분자 구조를 유지하는 저온·최소 단계의 분석 프rotocol를 수립하는 것.
• 실리콘 이온이 삼량체 헴오크린 단위를 연장된 격자로 연결하는 역할을 하는지 탐구하는 것.

제안 방법

• 저온에서 폴치 추출을 실시하여 열적 또는 화학적 간섭을 최소화한 채 유기 상을 분리하였다.
• 고분자 아미드의 그대로의 분자 이온 및 분해 패tern을 탐지하기 위해 MALDI 질량 분석법을 적용하였다.
• 10배 확대율로 밀봉된 V튜브에서 3차원 물리적 구조(지속적인 막대기 및 포획된 구형)를 영상화하였다.
• 특히 2H 농축(25,700 ppm)을 분석하여 외계 기원을 확인하였다.
• 분자 구조 제안: 헴올리틴(2320 Da)과 헴오크린(1494 Da), 모두 철, 산소 및 글리신 衍생체를 포함한다.
• 실리콘 결합을 통해 헴오크린의 공유 결합 삼지기 형성이 확인되었으며, m/z ≥ 4641에서 격자 조각이 검출되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CV3 탄소질 흑연화석에 복잡하고 단백질 유사 고분자 아미드가 존재하는가?
• RQ2 극도의 2H 농축과 같은 이소otope 비정상성이 이 유기 분자의 외계 기원을 확인할 수 있는가?
• RQ3 이들 분자가 폴치 용매 상에서의 3차원 물리적 형태는 무엇인가?
• RQ4 헤모크린 단위는 어떻게 구조적으로 연장된 격자로 연결되는가?
• RQ5 저온·최소 단계의 분석 방법으로 유기 고분자의 취약한 구조를 유지하고 탐지할 수 있는가?

주요 결과

• 헤모크린(2320 Da)과 헴오크린(1494 Da)은 CV3 우주비인 악퍼 086, 알렌데, KABA에서 확인되었다.
• 헤모크린은 실리콘 결합을 통해 공유 결합 삼지기 형태를 이루며, m/z 4641 이상에서 격자 조각이 관찰되었다.
• 이소otope 분석 결과 2H 농축이 25,700 parts per thousand로 나타났으며, 지구 수준보다 뚜렷이 높았고(σ = 3,500, n=15), 외계 기원을 확인하였다.
• 밀봉된 폴치 추출 튜브에서 100 µm 규모의 3차원 구조—지속적인 막대기와 포획된 구형—이 영상화되었다.
• 분자들은 실온에서 진행된 최소 단계의 프로토콜로 보존되었으며, MALDI-MS에서 유일한 분해 단계는 레이저 탈착이었다.
• 이 고분자에 글리신, 철, 리튬, 산소가 존재함을 통해 생전이 가능한 새로운 유형의 우주비 유기 물질이 존재하며, 초기 생명체 형성과 관련성이 있을 수 있음을 시사한다.