Новости химической науки > Длинные цепи дают новую жизнь гипотезе «мира РНК»

Гипотеза мира РНК заиграла новыми красками после того, как в лабораторных условиях была синтетически получена наиболее длинная цепь ДНК – результат самовоспроизведения биологического катализатора не на основе белка, а на основе молекулы РНК – рибозима («RNAzyme»).

Филипп Холлигер (Philipp Holliger) из Кембриджа разработал рибозим, который позволяет синтезировать цепь РНК, содержащую до 93 нуклеотидов.

Концепция мира РНК заключается в том, что когда-то молекула РНК отвечала за те функции, за которые в современной биохимии отвечают ДНК и белки. (Рисунок из Science, 2011, 332, 209)

В 1968 году нобелевский лауреат Френсис Крик (Francis Crick) предположил, что роль первого биологического катализатора должна была играть молекула РНК, и это предположение привело к разработке гипотезы «мира РНК», в соответствии с которой жизнь появилась с первой молекулой РНК, получившей способность к самовоспроизводству. Эта гипотеза до сих пор привлекает значительный интерес, как мирового научного сообщества, так и просто интересующихся проблемами появления жизни людей, однако до настоящего времени эту гипотезу нельзя считать однозначно доказанной.

Первый рибозим был выделен из живых организмов в начале 1990-х годов. Затем исследователи получали мутантные версии этой молекулы рибозима для выращивания и самовоспроизведения более длинных цепей РНК, однако до настоящего времени удавалось получать цепи РНК, содержащие не более 20 нуклеотидов, при этом первичное строение (порядок расположения нуклеотидов) образующейся РНК всегда соответствовало первичному строению исходного рибозима, даже если эксперименты проводили с его мутированной версией.

Работа группы Холлингера связана с более привычными биологическими катализаторами – ферментами, однако, видимо, накопив достаточно опыта на этих биологических катализаторах, исследователи сумели провести удачную модификацию рибозима, получив самовоспроизводящуюся молекулу РНК-катализатор, способную к более быстрой и более надежной репликации, чем это было достигнуто для прежних попыток. Сам Холлигер заявляет, что молекулярная эволюция представляет собой интересный процесс, полный скрытых возможностей, который позволил исследователям быстро понять, какие конкретно молекулы РНК будут проявлять желаемую активность.

Важным свойством нового рибозима является также и то, что полученная молекула РНК не только способна к самовоспроизводству, но и проявляет каталитическую активность, сравнимую с каталитической активностью белков-ферментов. Холлингер надеется, что результаты его работы и сотрудничество с другими группами, занимающимися похожими исследованиями, позволит «отмотать пленку назад» и предложить правдоподобный сценарий появления жизни.

Источник: Science, 2011, 332, 209; DOI: 10.1126/science.1200752

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