Немецкие ученые опровергли теорию РНК-мира — этапа зарождения жизни на Земле, когда функцию хранения генетической информации и катализ химических реакций выполняли только молекулы РНК. Гипотеза не объясняла, как РНК начали соединяться с белками. Однако теперь ученые показали, что эта способность была у них с самого начала и обеспечивалась модифицированными нуклеотидами, сохранившимися в составе РНК по сей день. Статья опубликована в журнале Nature.
Ученых давно волнует вопрос, как именно жизнь возникла на Земле. Одна из самых популярных теорий, сформулированных в 1986 году, описывает «мир РНК», в котором нуклеотиды — основные строительные блоки нуклеиновых кислот — возникли из первичного бульона. Из них, в свою очередь, образовались короткие молекулы РНК, которые уже были способны кодировать небольшое количество генетической информации. Эти молекулы могли объединяться в двойные цепи, что привело к тому, что они начали воспроизводить сами себя.
Однако гипотеза не лишена недостатков. Например, РНК — очень хрупкая молекула, особенно если становится длинной. Кроме того, неясно, как могло произойти соединение молекул РНК с белками, для которых нуклеиновые кислоты служат «чертежом». Теперь ученые из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана обнаружили, как могла появиться эта связь.
Сама по себе РНК представляет собой сложную макромолекулу. В дополнение к четырем каноническим нуклеотидам, которые кодируют генетическую информацию, она также содержит неканонические нуклеотиды, и некоторые из них имеют очень необычную структуру. Эти нуклеотиды, не кодирующие информацию, очень важны для функционирования РНК. В настоящее время нам известно более 120 таких модификаций.
Ученые обнаружили, что именно эти неканонические нуклеотиды могли позволить РНК соединиться с белками. Некоторые из этих модификаций могут соединяться с отдельными аминокислотами или даже небольшими пептидами. Таким образом формируются РНК-пептидные структуры. В лаборатории исследователи создали РНК-пептидные частицы, которые могли бы кодировать генетическую информацию и даже формировать удлиняющие пептиды.
«Это было очень неожиданное открытие, — говорит руководитель исследования Томас Карелл. — Возможно, что чистого мира РНК никогда не существовало, а РНК и пептиды с самого начала связывались в одну молекулу. РНК постепенно превратилась в постоянно совершенствующийся катализатор связывания аминокислот. Эта связь между РНК и пептидами или белками сохранилась и по сей день. Таким образом, мир РНК-пептидов решает проблему курицы и яйца».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
