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科学家展示了地球上的原始生活如何复制

时间:2021-11-25 17:55:43 来源:

如用电子显微镜所见,含有复制RNA分子的液体盐水在冰晶之间的裂缝中浓缩。

科学家们创造了一种新型的遗传复制系统,展示了地球上的第一生命 - 以RNA的形式 - 可能已经复制。来自医学研究委员会(MRC)的科学家分子生物学实验室表示,新的RNA利用遗传复制系统,不同于今天在地球上自然发生的任何遗传复制。

一种流行的理论,以获得地球上最早的生命阶段的理论是它成立于RNA的股线,是DNA的化学表兄弟。与DNA一样,RNA链可以使用四个分子字母(碱基)的代码来携带遗传信息,但RNA可以超过信息的简单“字符串”。一些RNA链还可以折叠成可以形成酶,称为核酶的三维形状,并进行化学反应。

如果核酶可以复制折叠的RNA,它可能能够复制自己并支持一个简单的生活系统。

以前,科学家们开发了可以复制RNA的直链的核酶,但如果折叠RNA,它会阻止核酶复制它。由于核酶本身是折叠的RNA,因此它们自己的复制被堵塞。

现在,在今天发表的论文中,科学家们通过工程来解决了这种悖论,该悖论能够复制折叠的RNA,包括其自身。

通常在复制RNA时,酶一次将一次添加单个碱(C,G,A或U),但是新的核酶使用连接在一起的三个碱基,作为“三重态”(例如GAU)。这些三联构件块使核酶能够复制折叠的RNA,因为三胞胎更强烈地与RNA结合并导致衰落,因此新的核酶可以复制其自己的折叠RNA股线。

科学家们表示,“原始汤”可以含有许多长度的基部的混合物 - 一个,两个,三个,四个或更多个碱基 - 但它们发现使用比三重态的底座长度,使得复制RNA更少准确的。

Philipp Holliger博士,来自本文的分子生物学和高级作家MRC实验室,说:“通过重新思考如何接近问题,我们发现了对RNA复制悖论的解决方案 - 我们停止模仿现有的生物学并设计了一种全新的合成策略。我们的RNA现在可以综合自己是令人兴奋的。

“这些基地的三胞胎似乎代表着一个甜蜜的地方,在那里我们得到了折叠的RNA结构的良好开放,但精度仍然很高。值得注意的是,尽管在本日生物学中不用于复制的三胞胎,但核糖体的蛋白质合成 - 古老的RNA机器被认为是遗物的早期RNA的寿命 - 使用三联码进行。

“然而,这只是第一步,因为我们的核素仍然需要我们从我们做出重复的帮助。我们提供了一个纯系统,所以下一步是将其整合到模仿原始汤的更复杂的基板混合物中 - 这可能是一种含有一系列简单肽和脂质,可以与RNA相互作用的佩戴化学环境。“

该实验在-7C冰上进行,因°为研究人员以前发现冷冻浓缩液体盐水中的RNA分子在冰晶之间的微小间隙。这对RNA酶来说也是有益的,其在寒冷的温度下更稳定并且更好地发挥作用。

霍格博士补充说:“这是完全新的合成生物学,我们尚未探索的系统有很多方面。我们希望将来希望,它还将有一些生物技术应用,例如在特定位置添加化学修饰,以研究RNA表观遗传学或增加RNA的功能。“

MRC的分子和细胞医学头部Dr Nathard richardson说:“这是蓝天SkIes研究的一个非常激动的例子,揭示了对生活中的十几几年前的”原始汤“中可能出现的生命的开始情况的重要见解。不仅是这种迷人的科学,还是了解RNA复制的最小要求以及如何操纵这些系统可以为治疗人类疾病提供令人兴奋的新策略。“

出版物:James Attwater等,“核酶催化的RNA合成使用三联建筑块”,Elife,2018; DOI:10.7554 / Elife.35255


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