/https%3A%2F%2Fs3.eu-central-1.amazonaws.com%2Fmedia.my.ua%2Ffeed%2F137%2F3ae9436cf00b3f5a6bf918973e822be9.jpg)
Зародження життя: вперше вдалося поєднати РНК та амінокислоти за умов стародавньої Землі
Дослідники з Університетського коледжу Лондона відтворили ключовий етап, який міг сприяти появі життя на Землі майже 4 млрд років тому.
Зокрема, британські науковці продемонстрували, як РНК та амінокислоти могли природним чином об’єднатись близько 4 млрд років тому. Амінокислоти виступають ключовими компонентами у білках, забезпечуючи практично всі біологічні функції. Однак білки не можуть копіювати самі себе або генерувати інструкції для самостійного синтезу. Ці інструкції надходять від молекул РНК, тісно пов’язаних із ДНК.
За результатами дослідження науковці успішно поєднали амінокислоти з РНК в умовах, близьких до тих, що існували на нашій планеті близько 4 млрд років тому. Спроби зробити це тривають ще з 70-х років минулого століття, однак досі вони були безуспішними.
“Життя полягає в здатності синтезувати білки — ключові функціональні молекули життя. Розуміння походження синтезу білка має основне значення для розуміння походження життя. Наше дослідження — великий крок на шляху до цієї мети, що показує, як РНК могла вперше почати контролювати синтез білка”, — пояснює старший автор дослідження з кафедри хімії Університетського коледжу Лондона, професор Метью Паунер.
Сучасні форми життя використовують для синтезу білка неймовірно складні молекулярні структури — рибосоми. Для цього необхідні хімічні інструкції, які зберігаються у матричній РНК. Ця РНК здійснює перенос послідовності генів з ДНК-клітини у рибосому. Після цього рибосома зчитує цю РНК і послідовно поєднує між собою амінокислоти, утворюючи білки.
“Ми завершили першу частину цього складного процесу, використовуючи дуже прості хімічні реакції у воді з pH нейтральним для зв’язування амінокислот з РНК. Ця хімічна реакція має спонтанний, вибірковий характер і могла мати місце на ранній Землі”, — зазначає Метью Паунер.
Попередні спроби поєднати амінокислоти з РНК спирались на високореакційні молекули, однак ці молекули розпадались у воді, а амінокислоти починали взаємодіяти одна з одною, а не з РНК. У новому дослідженні науковці використали менш агресивний метод для перетворення амінокислот у реактивну форму. Це включало в себе тіоетер — високоенергетичну хімічну сполуку, що відіграє важливу роль у багатьох біохімічних процесах життя і, як передбачається, вже відігравала важливу роль на початковому етапі розвитку життя.
“Наше дослідження поєднує дві відомі теорії походження життя — “світ РНК”, в якій РНК, що самореплікується, вважається фундаментальною, і “світ тіоетерів”, в якому тіоетери розглядаються як джерело енергії для ранніх форм життя”, — підкреслив Метью Паунер.
Для утворення цих тіоетерів амінокислоти вступають у реакції із сірковмісною сполукою, яка називається пантетеїн. У минулому році та сама група дослідників опублікувала статтю, яка демонструє можливість синтезу пантетеїна в умовах, близьких до земних. Це дозволяє припустити, що ця сполука могла відігравати важливу роль у процесі утворення життя на Землі.
Далі науковці планують визначити, як послідовності РНК зв’язуються з відповідними амінокислотами, що дозволяє РНК кодувати інструкції для синтезу білка. Як зазначає Метью Паунер, перш ніж стане можливим остаточно пояснити появу життя на Землі, необхідно ще вирішити велику кількість проблем, найскладнішою з яких залишаються першопричини, що сприяли синтезу білків.
“Уявіть собі день, коли хіміки зможуть взяти прості, невеликі молекули, що складаються з атомів вуглецю, азоту, водню, кисню та сірки, та з цих деталей LEGO сформувати молекули, здатні до самореплікації. Це стане монументальним кроком на шляху вирішення питання про походження життя. Наше дослідження наближає нас до цієї мети, демонструючи, як два первинні хімічні елементи LEGO (активовані амінокислоти та РНК) могли побудувати пептиди, короткі ланцюжки амінокислот, необхідні для життя. Особливо новаторським є те, що активована амінокислота, використана в цьому дослідженні, є тіоетером, типом молекули, утвореної з коферменту А, хімічної речовини, присутньої у всіх живих клітинах. Це відкриття потенційно може пов’язати метаболізм, генетичний код та синтез білка”, — наголошує провідний автор дослідження, доктор Джоті Сінгх.
Результати дослідження опубліковані у журналі Nature
Джерело: SciTechDaily