Новости химической науки > Обнаружены следы древнего «Мира РНК»

Некоторые бактериальные клетки могут плавать, принимать новые формы и даже становиться опасно вирулентными – все это без вовлечения ДНК в эти процессы. Исследователи из Йельского Университета смогли описать то, как это удается бактериям, полагая, что это открытие сможет пролить свет на то, как выглядели самые ранние формы жизни на Земле.

Рональд Брикер и фрагмент структуры циклического di-GMP. (Рисунок с PhysOrg.com)

Руководитель исследования Рональд Брикер (Ronald Breaker) отмечает, что для реализации многих биологических функций бактерии используют древние формы РНК, в настоящее время являющейся посредником – переносчиком информации от ДНК к матрице белкового синтеза.

В настоящее время практически все функции в клетке реализуются за счет белков, однако многие исследователи наряду с Брикером считают, что так было не всегда, и в последнее время уже было обнаружено достаточное количество примеров выполнения молекулами РНК достаточного количества функций в клеточной активности. Новое исследование иллюстрирует, что, по крайней мере в бактериальных клетках, белки отнюдь не всегда нужны для инициирования фундаментальных изменений на клеточном уровне. Брикер полагает, что такой процесс был обычным 4 млрд. лет назад, задолго до появления ДНК.

В группе Брикера была решена загадка, интересовавшая исследователей десятилетиями – исследователи расшифровали способ активации и дезактивации генов крошечными циклическими молекулами РНК, названными di-GMP. Эти манипуляции с генами определяют, будет ли бактерия двигаться или находиться в покое, останется в гордом одиночестве или объединится с другими бактериями в биопленку. Например, циклические di-GMP возбудителя холеры, Vibrio cholerae, отключают выработку белков, необходимых для крепления бактерии к стенкам кишечника.

Молекула РНК, состоящая лишь из двух нуклеотидов, активирует большую молекулу РНК – рибосвич. Рибосвичи были обнаружены в группе Бикера шесть лет назад, и с тех пор было показано, что эти структуры ДНК могут регулировать самые различные типы биологической активности. Рибосвичи, локализованные в матричной РНК, могут независимо «решать», какие гены активировать; ранее считалось, что эта функция доступна лишь белкам-регуляторам.

В группе Брикера были искусственно синтезировано большое количетво рибосвичей и определена их эффективность в экспрессии генов, что предсказало возможность существования таких РНК в природе. С 2002 года на участках ДНК, не отвечающих за генетическое кодирование, было обнаружено около 20 классов различных рибосвичей.

Использование бактериями РНК для запуска изменений в клетках без участия белков стимулирует пересмотреть ключевое положение о происхождении современной жизни: «Если для выполнения жизненных функций необходимы белки, а для синтеза белков необходима молекула ДНК, как могла появиться молекула ДНК?»

Ответом на вопрос о «биохимической курице и биохимическом яйце» является концепция «Мира РНК» Сторонники этой концепции считают, что миллиарды лет назад моноцепи нуклеотидов, образующие РНК, представляли первые формы жизни и выполняли ряд сложных клеточных функций, в настоящее время выполняемых белками.

Источник: Science, 2008, 321, 5887, 411; DOI: 10.1126/science.1159519

метки статьи: #биохимия, #молекулярная биология, #органическая химия, #химия полимеров