Потенциальный предшественник РНК оказался способен к самосборке

Реакция между рибозой и триаминопиримидином. Слева — микрофотография получившихся нековалентных полимеров.
Изображение: Michael C. Chen

Ученые из Университета Джорджии и Института Скрипса в Калифорнии обнаружили, что триаминопиримидин может формировать с рибозой полимеры, которые напоминают РНК и могли быть ее предшественниками в ходе абиотической эволюции. Исследование опубликовано в Journal of the American Chemical Society, кратко о нем можно прочитать на сайте университета.

Ученые работали с триаминопиримидином (TAP) — азотистым основанием, которое не встречается в современных РНК и ДНК. При этом оно родственно природным пиримидинам (урацилу, цитозину и тимину) и рассматривается многими учеными как их возможный предшественник.

Авторам удалось показать, что в условиях ранней Земли полимеры, напоминающие современную РНК, могли формироваться с очень высоким выходом. В лабораторных условиях от 60 до 90 процентов TAP образовывало связи с рибозой и превращалось в аналог нуклеозидов (нуклеотидов без фосфорного «хвоста»).

Добавление в смесь другого простого ароматического соединения, циануровой кислоты, приводило к тому, что эти TAP-нуклеозиды формировали нековалентные полимеры, напоминающие РНК. Мономеры в них, хотя и не были жестко связаны в друг с другом в цепочки, формировали стопки, подобные тем, что существуют в ДНК и двуцепочечных РНК (это явление называется стекингом оснований).

Ранее эта же группа исследователей показала, что TAP и циануроновая кислота способны формировать нековалентные полимеры без рибозы. Вместо нее ученые использовали другие гидрофильные «хвосты», так как тогда считалось, что образование TAP-нуклеозидов с рибозой не может происходить самопроизвольно.

Исследование «предшественников» РНК имеет важное значение для обоснования гипотезы РНК-мира, согласно которой первыми самореплицирующимися объектами на Земле были РНК. В пользу этой гипотезы говорит не только способность РНК одновременно хранить и воспроизводить информацию (сочетать свойства ДНК и ферментов), но и наличие архаических РНК во множестве ключевых биологических процессов. Так, РНК является основой рибосом, в которых синтезируются белки, она же катализируют сплайсинг (вырезание фрагментов в РНК) и является матрицей для работы теломеразы.