Ученые исследовали процесс самопроизвольного соединения аминокислот с РНК в условиях, имитирующих начальную эпоху Земли. Это исследование дало возможность глубже понять возможные механизмы, лежащие в основе первичного синтеза белков.
Аминокислоты являются строительными блоками белков, играющих важнейшую роль в большинстве жизненных процессов. При этом белки не имеют возможности самовоспроизводиться или синтезироваться без указаний, предоставляемых РНК — близким аналогом ДНК. Новое исследование группы ученых из Университетского колледжа Лондона демонстрирует успешное связывание аминокислот с молекулами РНК в условиях, схожих с ранними этапами существования Земли. Это достижение стало первым значительным прорывом в данной области с 1970-х годов, сообщает ScienceDaily.
«Жизнь основана на способности создавать белки, которые являются основными функциональными элементами всех живых организмов. Понимание истоков белкового синтеза имеет принципиальное значение для нашего восприятия самой природы жизни», — говорит руководитель проекта, профессор кафедры химии Мэттью Пауэр из Калифорнийского университета в Лондоне.
В современной биологии синтез белков осуществляется через сложную молекулярную машину — рибосому. Для ее функционирования необходимы специальные инструкции, содержащиеся в матричной РНК, которая копирует генетический код из ДНК клетки и переносит его к рибосоме. Затем рибосома, действуя как производственная линия, последовательно считывает мРНК и соединяет аминокислоты в цепочку, формируя готовый белок. «Мы завершили первую часть этого сложного процесса, применяя очень простую химию в воде с нейтральным pH для связывания аминокислот с РНК. Реакция проходит спонтанно и избирательно. Она могла возникнуть на начальных этапах эволюции Земли», — отмечает специалист.
Ранее проведенные попытки присоединения аминокислот к РНК основывались на использовании высокоактивных соединений, нестабильных в водной среде. Эксперименты приводили к разложению реагентов и нежелательным взаимодействиям аминокислот. Исследовательская группа подошла к решению проблемы иначе, опираясь на принципы современной биологии. Эксперты предложили менее агрессивный способ активации аминокислот через образование тиоэфиров — энергетически насыщенных соединений, распространенных в биохимических реакциях живых организмов.
Так как происходящие реакции имеют микроскопические размеры, для их изучения использовались методы, применяемые в молекулярной биологии. К ним относятся различные виды магнитно-резонансной спектроскопии и масс-спектрометрии. Эти технологии позволяют анализировать пространственное расположение атомов и размер молекул соответственно.
Фото: hi-tech.mail.ru