Пребиотический синтез нуклеотидов РНК

Химики из Мюнхенского Университета продемонстрировали, что чередование влажных и сухих условий могло бы быть достаточным для стимулирования пребиотического синтеза нуклеотидов РНК

0

РНК была, вероятно, первой информационной молекулой. Химики из Мюнхенского Университета продемонстрировали, что чередование влажных и сухих условий могло бы быть достаточным для стимулирования пребиотического синтеза нуклеотидов РНК, обнаруженных во всех элементах жизни.

Ученые до сих пор не знают, как именно химические структуры, которые обеспечивают основные субъединицы современных наследственных молекул – РНК и ДНК, сформировались из более простых исходных материалов около 4 миллиардов лет назад. В каких условиях эти строительные блоки могли быть связаны в длинные цепи, которые сумели не только кодировать информацию, но и распространять ее путем самовоспроизведения? Было предложено много возможных сценариев для той фазы химической эволюции, которая предшествовала появлению первых биологических клеток. Исследователи, возглавляемые профессором Мюнхенского Университета, профессором Томасом Кареллом продемонстрировали один вероятных путей пребиотического синтеза нуклеотидов.

Карелл и его коллеги показали, что нуклеотиды могут формироваться в результате непрерывного процесса, подвергающего простые химические вещества воздействию колебаний физических условий, которые преобладали бы в геотермально активных областях, характерных для вулканически активной ранней Земли. Они начинаются со смеси муравьиной кислоты, уксусной кислоты, нитрита натрия и нескольких азотсодержащих соединений, все из которых, как было показано ранее, образуются из еще более простых предшественников в пребиотических условиях. Реакционная смесь также содержит никель и железо, которые содержатся в больших количествах в земной коре. Движущей силой для химических реакций являются колебания температуры и рН вместе с мокрыми / сухими циклами.

Ядро процесса представляет собой ряд реакций, приводящих к образованию соединений, называемых формамидопиримидинами, которые, в свою очередь, могут быть превращены в канонические пурины (аденозин и гуанозин), обнаруженные в РНК. В статье, опубликованной в прошлом году, Карелл и его команда впервые описали этот путь как возможный химический сценарий для пребиотического синтеза нуклеотидов. «На этот раз мы не только начали с более простых соединений-предшественников, но и выбрали условия, которые, вероятно, преобладали в древних геологических условиях, таких как гидротермальные источники на суше», – объясняет Сидни Беккер, аспирантка из группы Карелла. Документ появился в одном из ведущих онлайн-журналов с открытым доступом – Nature Communications.

Примечательно, что в новых экспериментах были синтезированы не только канонические пуриновые нуклеотиды, обнаруженные в РНК, но и целый ряд тесно связанных с ними молекул. Известно, что все обнаруженные модификации встречаются в РНК во всех трех видах жизни – эукариотах (животные и растения), бактериях и археях – и поэтому являются важными компонентами функционально-генетических систем. Следовательно, они, скорее всего, уже присутствовали в последнем общем предке всех форм жизни. Это, в свою очередь, говорит о том, что эти соединения должны были быть доступны на ранней Земле, когда началась биологическая эволюция. Действительно, авторы нового исследования предполагают, что неканонические нуклеотиды могли сыграть решающую роль в фазе химической эволюции, предшествовавшй появлению «мира РНК», (термин относится к гипотетическому периоду, в течение которого молекулы РНК, как полагают, служили химическими катализаторами, в дополнение к функции хранению генетической информации в изначальных клетках). В этом свете модификации РНК, обнаруженные в современных организмах, представляют собой молекулярные окаменелости, которые продолжали участвовать в жизненно важных биологических функциях в течение миллиардов лет.
Text.ru - 100.00%

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

This website uses cookies to improve your experience. We'll assume you're ok with this, but you can opt-out if you wish.AcceptRead More

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: