|
РНК может поддерживать левосторонние и правосторонние белки
|
|
|
|
Загадка того, почему жизнь использует молекулы с определенной ориентацией, стала еще более очевидной после открытия, что РНК — ключевая молекула, которая, как считается, потенциально содержала инструкции для жизни до появления ДНК, — может способствовать созданию строительных блоков белков как в левой, так и в правой ориентации. Разгадка этой тайны может дать ключ к разгадке происхождения жизни. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
|
|
|
|
Белки - это молекулы -рабочие лошадки жизни, используемые во всем, от таких структур, как волосы, до ферментов (катализаторов, которые ускоряют или регулируют химические реакции). Точно так же, как 26 букв алфавита выстраиваются в бесконечные комбинации, образуя слова, жизнь использует 20 различных аминокислотных строительных блоков в огромном разнообразии сочетаний для создания миллионов различных белков.
|
|
|
|
Молекулы некоторых аминокислот могут быть построены двумя способами, так что существуют зеркальные варианты, например, ваши руки, и жизнь использует левостороннюю разновидность этих аминокислот. Хотя жизнь, основанная на правосторонних аминокислотах, предположительно, могла бы прекрасно развиваться, в биологии эти два зеркальных отражения редко смешиваются, и это свойство жизни называется гомохиральностью. Для ученых остается загадкой, почему жизнь предпочла левостороннюю разновидность правосторонней.
|
|
|
|
|
|
|
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) - это молекула, которая содержит инструкции по созданию и функционированию живого организма. Однако ДНК сложна и специализирована; она "передает" работу по считыванию инструкций молекулам РНК (рибонуклеиновой кислоты) и построению белков молекулам рибосом.
|
|
|
|
Специализация и сложность ДНК наводят ученых на мысль, что миллиарды лет назад, на заре эволюции жизни, ей должно было предшествовать нечто более простое. Главным кандидатом на эту роль является РНК, которая может как хранить генетическую информацию, так и создавать белки. Гипотеза о том, что РНК, возможно, предшествовала ДНК, называется гипотезой "мира РНК".
|
|
|
|
Если гипотеза о мире РНК верна, то, возможно, что-то в РНК заставляет ее отдавать предпочтение созданию левосторонних белков, а не правосторонних. Однако новая работа не подтвердила эту идею, углубив тайну того, почему жизнь началась с левосторонних белков.
|
|
|
|
В ходе эксперимента были протестированы молекулы РНК, которые действуют подобно ферментам для построения белков, называемых рибозимами. "Эксперимент продемонстрировал, что рибозимы могут отдавать предпочтение как левосторонним, так и правосторонним аминокислотам, что указывает на то, что миры РНК, в целом, не обязательно будут иметь сильную зависимость от формы аминокислот, которую мы наблюдаем в биологии сейчас", - сказала Ирен Чен из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) Инженерная школа Самуэли, автор-корреспондент статьи.
|
|
|
|
В ходе эксперимента исследователи смоделировали то, что могло бы быть условиями существования мира РНК на ранней Земле. Они инкубировали раствор, содержащий рибозимы и предшественники аминокислот, чтобы определить относительное процентное соотношение правой и левой аминокислот, фенилаланина, для получения которого он использовался.
|
|
|
|
Они протестировали 15 различных комбинаций рибозимов и обнаружили, что рибозимы могут отдавать предпочтение как левосторонним, так и правосторонним аминокислотам. Это позволяет предположить, что изначально у РНК не было предрасположенности к какой-либо одной форме аминокислот. Такое отсутствие предпочтений ставит под сомнение представление о том, что ранний период жизни был предрасположен к выбору левосторонних аминокислот, которые доминируют в современных белках.
|
|
|
|
"Полученные данные свидетельствуют о том, что возможная гомохиральность жизни, возможно, не была результатом химического детерминизма, а могла возникнуть в результате более позднего эволюционного давления", - сказал соавтор Альберто Васкес-Салазар, аспирант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и член исследовательской группы Чена.
|
|
|
|
Пребиотическая история Земли лежит за пределами древнейшей части летописи окаменелостей, которая была стерта тектоникой плит, медленным вспениванием земной коры. За это время планета, вероятно, подверглась бомбардировке астероидами, которые, возможно, доставили некоторые строительные материалы для жизни, такие как аминокислоты. Параллельно с химическими экспериментами другие исследователи происхождения жизни изучали молекулярные данные, полученные из метеоритов и астероидов.
|
|
|
|
"Понимание химических свойств жизни помогает нам понять, на что обращать внимание при поиске жизни по всей Солнечной системе", - сказал соавтор Джейсон Дворкин, старший научный сотрудник по астробиологии в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и директор аналитической лаборатории астробиологии Годдарда.
|
|
|
|
Дворкин - научный сотрудник проекта НАСА "ОСИРИС-Рекс", который в прошлом году извлек образцы с астероида Бенну и доставил их на Землю для дальнейшего изучения.
|
|
|
|
"Мы анализируем образцы OSIRIS-REx на предмет хиральности отдельных аминокислот, и в будущем образцы с Марса также будут проверены в лабораториях на наличие признаков жизни, включая рибозимы и белки", - сказал Дворкин.
|
|
|
|
Источник
|
