Истоки жизни могли начаться с ДНК-подобных XNA

Ученые из Университета Нагоя в Японии продемонстрировали, как молекулы, подобные , могли объединиться в качестве предшественников происхождения жизни. Выводы, опубликованные в журнале , не только предполагают, как могла возникнуть жизнь, но также имеют значение для развития искусственной жизни и биотехнологических приложений.


«Многие считают, что мир РНК является этапом зарождения жизни», — говорит биомолекулярный инженер Университета Нагоя Кейджи Мураяма. «До этого этапа мир пре-РНК, возможно, был основан на молекулах, называемых ксенонуклеиновыми кислотами (XNA). Однако, в отличие от РНК, для репликации XNA, вероятно, не требовались ферменты. Мы смогли синтезировать XNA без ферментов, что сильно поддерживает гипотеза о том, что мир XNA мог существовать до мира РНК «.

XNA образуются из цепочек связанных нуклеотидов, подобных ДНК и РНК, но с другим сахарным остовом. XNA могут очень стабильно нести генетический код, потому что человеческое тело не может их разрушить. Некоторые исследователи сообщили, что XNA, содержащие определенные последовательности, могут действовать как ферменты и связываться с белками. Это делает XNA захватывающими в области синтетической генетики с потенциальными приложениями в и молекулярной медицине.

Мураяма, Хироюки Асанума и его коллеги хотели выяснить, могли ли условия, существовавшие на ранней Земле, привести к образованию цепи XNA. Они синтезировали фрагменты ациклический (некруглая) нуклеиновая кислота L-треонинола (L-аTNA), , которая, как считается, существовала до появления РНК. Они также сделали более длинный L-аTNA с последовательностью азотистых оснований, которая дополняет последовательности фрагментов, подобно тому, как совпадают цепи ДНК.

При помещении вместе в пробирку при контролируемой температуре более короткие L-аФрагменты TNA объединились и связались друг с другом на более длинном L-аШаблон TNA. Что особенно , это произошло в присутствии соединения, называемого N-цианоимидазолом, и иона металла, такого как марганец, оба из которых, возможно, присутствовали на ранней Земле. Фрагменты соединяются между собой, когда фосфат на конце одного химически присоединяется к гидроксильной группе на конце своего соседа без помощи фермента.

«Насколько нам известно, это первая демонстрация не содержащего ферментов расширения ациклический XNA из пула случайных фрагментов, генерирующего фосфодиэфирные связи », — говорит Мураяма.

Команда также продемонстрировала, что L-аФрагменты ТНК могут связываться с матрицами ДНК и РНК. Это говорит о том, что генетический код может быть перенесен с ДНК и РНК на L-аTNA и наоборот.

«Наша стратегия представляет собой привлекательную систему для экспериментов с созданием искусственной жизни и разработки высокофункциональных биологических инструментов, состоящих из ациклический XNA, — говорит Мураяма. — Данные также показывают, что L-аTNA могла быть предшественником РНК «.

Команда планирует продолжить расследование, чтобы выяснить, действительно ли L-аTNA могли быть синтезированы в «дожизненных» условиях ранней Земли и для изучения их потенциала для разработки передовых биологических инструментов.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments