Tim iz MRC Laboratory of Molecular Biology otkrio je mali polimerazni ribozim QT45 koji u optimizovanim uslovima može da kopira svoju komplementarnu nit i potom tu kopiju iskoristi da obnovi sopstvenu sekvencu. U eksperimentima je QT45 sintetizovao kopiju sebe tokom 72 dana, što pokazuje dva ključna koraka koji prethode samoreplikaciji. Nalaz podržava hipotezu o RNA svetu i ima implikacije za potragu za životom van Zemlje.
Otkriven QT45 — mala molekula RNA koja se skoro samoreplicira
(Christoph Burgstedt/iStock/Getty Images Plus)
Hipoteza o RNA svetu tvrdi da su molekuli na bazi ribonukleinske kiseline (RNA) mogli da pokrenu prve korake evolucije i nastanak života na Zemlji. Novi rad istraživača iz MRC Laboratory of Molecular Biology u Velikoj Britaniji donosi važan eksperimentalni dokaz koji ovu ideju dodatno podržava.
Istraživači su izolovali mali polimerazni ribozim nazvan Quite Tiny 45 (QT45). Ribozim je RNA koja funkcioniše kao enzim i može da katalizuje povezivanje nukleotida prema genetskom šablonu — drugim rečima, pomaže sastavljanje RNA lanaca.
QT45 (right) is smaller than other previously discovered RNA polymerase ribozymes (left). (MRC Laboratory of Molecular Biology)
Šta QT45 radi?
U optimizovanim laboratorijskim uslovima QT45 je pokazao dve ključne sposobnosti povezane sa samoreplikacijom:
- može da kopira svoju komplementarnu nit (zrcalni niz svoje sekvence),
- zatim tu kopiju može da iskoristi, u zasebnoj reakciji, da bi obnovio originalnu sekvencu.
To nije potpuna, automatska samoreplikacija u jednom koraku, ali predstavlja demonstraciju dva najvažnija koraka procesa — svaki izveden pojedinačno u molekulu dovoljno malom da bi, po autorima, mogao postojati i pre pojave života.
YouTube Thumbnail
Kako su ga pronašli?
Tim je koristio posebno dizajnirane, veoma hladne bazene tečnosti u kojima je bilo oko bilion (10^12) nasumičnih i veoma kratkih RNA sekvenci. Kroz više krugova selekcije i rafiniranja izdvojili su molekulu QT45 koja je u optimizovanim uslovima bila sposobna da sintetizuje kopiju sebe tokom perioda od 72 dana, kao i da radi sa sve složenijim RNA šablonima.
„Ovo istraživanje pruža uvid u to kako su najraniji koraci života mogli izgledati i produbljuje naše razumevanje fundamentalnih molekula koji podržavaju sve žive sisteme,“ kaže biokemičar Edoardo Gianni iz MRC Laboratory of Molecular Biology.
Ograničenja i naredni koraci
Iako su rezultati značajni, QT45 još uvek ne postiže potpuno samoodrživu replikaciju u jednom reakcijskom ciklusu bez ljudske intervencije. Trenutni proces je spor i daje mali prinos materijala, pa su naredni ciljevi tima povećanje brzine i prinosa kopiranja, kao i testiranje robusnosti procesa u različitim uslovima koji su bliži onima u prahistorijskim okruženjima.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Zašto je ovo važno?
Pronalazak relativno malog i jednostavnog ribozima koji može da izvede ključne korake kopiranja čini verovatnijim scenario u kojem su samoreplicirajuće RNA molekule mogle nastati spontano na ranoj Zemlji. Takvi nalazi imaju i implikacije za astrobiologiju — bolje razumevanje mehanizama koji pretvaraju hemikalije u samoreplicirajuće sisteme pomaže u prepoznavanju potencijalnih tragova nastanka života na drugim planetama i mesecima.
Rad je objavljen u časopisu Science.
Pomozite nam da budemo bolji.
