Новости химической науки > Самоассоциация аналогов оснований РНК как ключ к тайне жизни

Исследователи, высказывающие предположения о том, что жизнь на Земле могла начаться с появления молекул РНК, сталкиваются со следующей химической загадкой – азотистые основания, входящие в состав РНК, не могут образовывать пары или ассоциаты с более высоким уровнем иерархии в воде, а ведь именно вода считается местом, в котором произошло зарождение жизни.

Тем не менее, результаты нового исследования позволяют говорить о том, что низкомолекулярные соединения, структура которых походит на структуру азотистых оснований РНК, за счет гидрофобных взаимодействий могут самоорганизовываться в воде в нановолокна длиной в тысячи молекул. Это обстоятельство означает, что следует более детально проанализировать возможность участия такого типа межмолекулярных взаимодействий в зарождении жизни.

Исследователи из группы Николаса Худа (Nicholas V. Hud) начали свою работу по моделированию азотистых оснований РНК, внося изменения в структуру содержащих высокое количество азота мономеров циануровой кислоты и 2,4,6-триаминопиридина. В течение двух десятилетий химики использовали эти гетероциклы для получения продуктов организации.

Три пары молекул, полученных в группе Худа, самоорганизуются и складываются в волокна за счет стекинг-эффекта. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja312155v)

Ключевым моментом исследования было получение мономеров, способных за счет водородных связей образовать промежуточную надмолекулярную структуру с площадью гидрофобной поверхности не менее 1 нм². По словам Худа, такая площадь гидрофобной поверхности является критически важной для участия гидрофобных взаимодействий в возможности образования ассоциатов с более высокой степенью организации – длинных конгломератов, пусть даже являющиеся элементарными звеньями этих конгломератов мономеры связаны друг с другом только за счет слабых водородных связей.

Худ наблюдал столь интенсивное образование конгломератов, что потенциальный интермедиат, из которых они образуются, даже не удалось зафиксировать методом ЯМР. Исследователи предполагают, что новая система может оказаться практически полезной для получения гидрогелей.

Результаты работы демонстрируют потенциал водородного связывания и гидрофобного взаимодействия для супрамолекулярной ассоциации азотистых оснований, при этом природная РНК самоорганизуется также за счет работы этих двух межмолекулярных взаимодействий. Тем не менее, как утверждает ряд ученых, для того, чтобы показать, насколько высока вероятность, что такая самоорганизация могла сыграть роль в биогенезе, требуются дополнительные исследования.

Так, например, Стивен Беннер (Steven A. Benner) из Фонда Прикладной Молекулярной Эволюции Флориды не разделяет доводы Худа о том, что мономеры циануровой кислоты и 2,4,6-триаминопиридина близки по свойствам азотистым основаниям, входящим в состав РНК. Бреннер говорит о том, что исследование надо повторить, взяв в качестве объекта гетероциклы Худа, связанные с фосфорилированной рибозой.

Источник: J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja312155v

метки статьи: #биохимия, #межмолекулярные взаимодействия, #молекулярная биология, #химическая эволюция