Ученые из университета Нотр-Дам (США) обнаружили механизм, с помощью которого древние формы жизни могли восстанавливать свой генетический код без участия белков. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
В большинстве современных клеток ДНК хранит генетические чертежи и полагается на белки для репликации, восстановления и строительства. В то же время белкам в первую очередь требуются инструкции от ДНК для их собственного создания. Этот парадокс долгое время мешал понять химическое происхождение жизни.
Биохимики представили ключевой механизм поддержания жизни на основе РНК — специально созданный фермент, который избирательно распознает и восстанавливает сломанную рибонуклеиновую кислоту. Это доказывает, что молекулярные инструменты, необходимые для сохранения генетического кода, могли быть предоставлены самой РНК.
РНК-фермент (рибозим) склеивает фрагменты и нацеливается на отличительную черту сломанной нити — фосфатную группу на конце оборванной цепи. При этом он полностью игнорирует неповрежденные нити РНК, которые заканчиваются стандартными гидроксильными группами.
Способность фермента искать разорванные РНК позволяет предположить, что он мог иметь огромное значение для ремонта изначальных клеточных структур. Двойная способность к хранению и катализу является основой гипотезы мира РНК, которая утверждает, что самые ранние формы жизни на Земле миллиарды лет назад работали исключительно на РНК.
В современном мире организмы имеют механизмы восстановления для исправления сломанных ДНК. Если бы ранние формы жизни не имели подобного инструмента для РНК, то при тепловом воздействии или высоком pH генетическая информация была бы безвозвратно утеряна, что фактически остановило бы эволюцию.
Помимо первобытной биологии, значение недавно обнаруженного рибозима распространяется на сферу биотехнологий. Разорванная РНК часто встречается при вирусных инфекциях и является признаком аномальной функции клеток при некоторых видах рака. Открытие поможет сделать эти оборванные нити «видимыми» для стандартных протоколов секвенирования, что значительно улучшит медицинскую диагностику.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые нашли способ превращать клетки человека в миниатюрные вычислительные устройства.