Новая химическая теория возникновения РНК | Наука 21 век

Наука 21 век » Новая химическая теория возникновения РНК





Новая химическая теория возникновения РНК

Декабрь 25th, 2013

Новая химическая теория возникновения РНКХимики из Технологического института Джорджии нашли еще один механизм, посредством которого молекулы на древней Земле могли самостоятельно "склеиваться" в структуры, давшие начало РНК. "Мы продемонстрировали реакцию, игравшую важную роль в формировании древнейших РНК-подобных молекул", - рассказывает профессор биохимии Николас Хад (Nicholas Hud).

Новая химическая теория возникновения РНКРНК отлично выполняет свои функции в живых организмах, но с точки зрения химии ее получить чрезвычайно сложно. Это заставляет предположить, что РНК выработалась из более примитивных химических соединений. Далее, когда жизнь стала более сложной, появились ферменты, давлении эволюции заставило пра-РНК превратиться в сложную современную РНК.

РНК состоит из трех химических элементов - сахара рибозы, азотистого основания и фосфатной группы. Каждое звено в цепи РНК (нуклеотид) состоит из этих трех элементов и соединяется с другим звеном, образуя РНК-полимер. Одна из нерешенных проблем биогенеза, по словам Хада, - как выстроились связи между основаниями и рибозой.

Ученый и его коллеги изучили основания, которые химически близки основаниям современной РНК, и при этом способны спонтанно связываться с рибозой и собираться в одно целое с другими основаниями - благодаря тем же взаимодействиям, что позволяют ДНК и РНК хранить информацию. И остановили свой выбор на молекуле триаминопиримидина (ТАП).

Они смешали ТАП с рибозой, в условиях, воссоздающих высыхающие озерца ранней Земли. И молекула вступила в активную реакцию - до 80% ТАП преобразовалось в нуклеозиды (остаток азотистого основания плюс углевод, входит в состав нуклеотидов). Предыдущие попытки создать нуклеозиды (на основе других соединений) или оказывались неуспешными, или давали крайне низкую продуктивность реакции.

Чтобы продемонстрировать возможность полимеризации РНК-подобных молекул, Хад и его коллеги добавили в свою реагирующую смесь еще одно соединение - циануровую кислоту (на фото). И в ней сразу же образовались нековалентные полимеры с тысячами спаренных нуклеозидов!

"Просто потрясающе, как нуклеозиды и основания "собираются" самостоятельно. Ведь на современной Земле, для сбора "кирпичиков" РНК и упорядочивания их в пространстве (основное условие полимеризации) необходимы сложные ферменты", - рассказывает соавтор исследования аспирант Брайан Кэфферти (Brian Cafferty).

Триаминопиримидин - интересный кандидат на роль "предка" современных молекул РНК, но, безусловно, не единственный, замечает Хад. Сейчас ученый планирует исследовать происхождение фосфатного "позвоночника" РНК. "Мы хотим обнаружить простые и устойчивые химические процессы, объясняющие происхождение РНК или ее предшественницы", - заявил профессор.

Исследование представлено в журнале Journal of the American Chemical Society.

По материалам пресс-релиза института.

Артём Космарский nauka21vek.ru