Дослідники з Університетського коледжу Лондона вперше змогли експериментально відтворити процес, який, імовірно, сприяв зародженню життя на Землі майже 4 мільярди років тому. Їм вдалося поєднати РНК та амінокислоти в умовах, максимально наближених до тих, що панували на ранній планеті.
Про це розповідає ProIT
Історичний прорив у дослідженнях походження життя
Амінокислоти — основа білків, які виконують практично всі життєві функції. Однак білки не можуть самостійно копіюватися чи кодувати інформацію для власного синтезу — такі інструкції зберігаються в молекулах РНК, які тісно пов’язані з ДНК. Протягом десятиліть вчені намагалися повторити процес з’єднання амінокислот із РНК у лабораторних умовах, подібних до тих, які були на Землі понад 4 мільярди років тому. До цього моменту всі спроби залишалися невдалими.
“Життя полягає в здатності синтезувати білки — ключові функціональні молекули життя. Розуміння походження синтезу білка має основне значення для розуміння походження життя. Наше дослідження — великий крок на шляху до цієї мети, що показує, як РНК могла вперше почати контролювати синтез білка”, — пояснює старший автор дослідження з кафедри хімії Університетського коледжу Лондона, професор Метью Паунер.
Новий метод та значення відкриття
У сучасних організмах синтез білка відбувається за допомогою складних молекулярних машин — рибосом, які керуються інструкціями з матричної РНК. В результаті цієї складної взаємодії рибосома зчитує генетичний код і формує білкові ланцюги з амінокислот. У новому дослідженні британські науковці використали простішу і менш агресивну реакцію, що імітує хімічні процеси первісної Землі — для зв’язування амінокислот із РНК застосували тіоетер, високоенергетичну сполуку, що відіграє важливу роль у біохімічних процесах та, ймовірно, була присутньою на ранніх етапах розвитку життя.
Попередні методи базувалися на реакціях за участі дуже активних молекул, які швидко руйнувалися у воді, не забезпечуючи ефективного зв’язування амінокислот із РНК. Новий підхід дозволив здійснити цей процес у воді з нейтральним pH, значно наблизивши експеримент до реальних давніх умов нашої планети.
Вчений підкреслив, що це дослідження об’єднує дві ключові гіпотези про походження життя: «світ РНК», в якій роль фундаментальної молекули відводять РНК, та «світ тіоетерів», де тіоетери розглядаються як джерело енергії для первинних форм життя. Для утворення тіоетерів амінокислоти реагують із сірковмісною сполукою — пантетеїном, можливість синтезу якого в умовах ранньої Землі також була недавно підтверджена цією науковою групою.
Подальші дослідження спрямовані на з’ясування механізмів зв’язування певних послідовностей РНК з відповідними амінокислотами, що дозволить зрозуміти, як РНК могла кодувати інструкції для синтезу білків. За словами Метью Паунера, попереду ще багато питань, серед яких — визначення причин, що спричинили синтез перших білків.
Провідний автор дослідження, доктор Джоті Сінгх, зазначає, що це відкриття показує, як активовані амінокислоти та РНК могли формувати короткі ланцюжки — пептиди, необхідні для життя. Особливістю роботи є те, що активована амінокислота була тіоетером — сполукою, утвореною з коферменту А, який є в усіх живих клітинах. Це знаходження потенційно пов’язує метаболізм, генетичний код та синтез білка.
Результати дослідження були опубліковані у журналі Nature.