Ученые считают, что первая жизнь на Земле могла бы воспроизвести себя
Ученые из Лаборатории молекулярной биологии Medical Research Council (MRC) создали новую систему генетической репликации, которая демонстрирует, как первая жизнь на Земле – в форме РНК – могла бы воспроизвести себя.
Популярная теория самых ранних этапов жизни на Земле состоит в том, что последняя основана на нитях РНК, химического «сородича» ДНК. Как и ДНК, нити РНК могут переносить генетическую информацию, используя код из четырех молекулярных «букв» (оснований), но при этом являются более простой «строкой» информации. Некоторые РНК-нити также складываются в трехмерные формы, которые могут образовывать ферменты рибозимы и проводить химические реакции.
Если бы рибозим мог реплицировать сложенную РНК, то смог бы и копировать себя и поддерживать простую систему жизни. Ранее ученые разработали рибозимы, которые могли бы реплицировать прямые нити РНК, но если РНК сложена, копирование блокируется. Поскольку сами рибозимы представляют собой сложенные РНК, их собственная репликация невозможна.
В статье, опубликованной сегодня в журнале eLife, ученые рассказали, что разрешили этот парадокс, разработав первый рибозим, способный реплицировать сложенные РНК, включая себя.
Доктор Филипп Холлигер из Лаборатории молекулярной биологии MRC и старший автор доклада заявил: «Мы нашли решение парадокса репликации РНК, переосмыслив подход к проблеме, – мы перестали пытаться имитировать существующую биологию и разработали совершенно новую синтетическую стратегию. Удивительно, что наша РНК теперь может синтезировать себя. Однако это только первый шаг, потому что наши рибозимы по-прежнему не готовы к самостоятельной репликации. Мы только создали систему, следующим шагом будет ее интеграция в более сложные субстратные смеси, имитирующие первоначальную жизнь – вероятно, разнообразная химическая среда, содержащая также ряд простых пептидов и липидов, которые могли бы взаимодействовать с РНК».
Ученые проводили эксперименты при температуре -7° С, поскольку замораживание концентрирует молекулы РНК в жидком растворе в крошечных промежутках между кристаллами льда. При низких температурах ферменты РНК также более стабильны и лучше функционируют.
Доктор Холлигер добавил: «Это совершенно новая синтетическая биология, и есть много аспектов, которые мы еще не изучили. Надеемся, в будущем мы сможем добавлять химические модификации в определенных положениях к РНК полимерам для изучения эпигенетики РНК или увеличения функции РНК».
Популярная теория самых ранних этапов жизни на Земле состоит в том, что последняя основана на нитях РНК, химического «сородича» ДНК. Как и ДНК, нити РНК могут переносить генетическую информацию, используя код из четырех молекулярных «букв» (оснований), но при этом являются более простой «строкой» информации. Некоторые РНК-нити также складываются в трехмерные формы, которые могут образовывать ферменты рибозимы и проводить химические реакции.
Если бы рибозим мог реплицировать сложенную РНК, то смог бы и копировать себя и поддерживать простую систему жизни. Ранее ученые разработали рибозимы, которые могли бы реплицировать прямые нити РНК, но если РНК сложена, копирование блокируется. Поскольку сами рибозимы представляют собой сложенные РНК, их собственная репликация невозможна.
В статье, опубликованной сегодня в журнале eLife, ученые рассказали, что разрешили этот парадокс, разработав первый рибозим, способный реплицировать сложенные РНК, включая себя.
Доктор Филипп Холлигер из Лаборатории молекулярной биологии MRC и старший автор доклада заявил: «Мы нашли решение парадокса репликации РНК, переосмыслив подход к проблеме, – мы перестали пытаться имитировать существующую биологию и разработали совершенно новую синтетическую стратегию. Удивительно, что наша РНК теперь может синтезировать себя. Однако это только первый шаг, потому что наши рибозимы по-прежнему не готовы к самостоятельной репликации. Мы только создали систему, следующим шагом будет ее интеграция в более сложные субстратные смеси, имитирующие первоначальную жизнь – вероятно, разнообразная химическая среда, содержащая также ряд простых пептидов и липидов, которые могли бы взаимодействовать с РНК».
Ученые проводили эксперименты при температуре -7° С, поскольку замораживание концентрирует молекулы РНК в жидком растворе в крошечных промежутках между кристаллами льда. При низких температурах ферменты РНК также более стабильны и лучше функционируют.
Доктор Холлигер добавил: «Это совершенно новая синтетическая биология, и есть много аспектов, которые мы еще не изучили. Надеемся, в будущем мы сможем добавлять химические модификации в определенных положениях к РНК полимерам для изучения эпигенетики РНК или увеличения функции РНК».
