|
Жизнь на Земле появилась благодаря союзу РНК и белков
|
|
|
|
Первые живые клетки на Земле содержали в себе не только РНК, но и белки, которые могли существовать в горячей воде первичного океана планеты и без которых сборка этих сложных молекул была бы невозможной, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
|
|
|
|
"Сотрудничество между РНК и пептидами, скорее всего, было необходимо для спонтанного развития того многообразия химической сложности, которая характерна для современного живого мира. Мы полагаем, что жизнь на ранней Земле была миром белков и РНК, а не просто РНК-миром", — заявил Чарльз Картер (Charles Carter) из университета Северной Каролины в Роли (США).
|
 |
|
По общепринятой на сегодня теории "РНК-мира", роль белков и ДНК в первых живых организмах на земле играли молекулы РНК. В последствие клеточными процессами стали управлять белки, а роль хранилища генетической информации заняла ДНК. Сегодня ученые экспериментируют с короткими молекулами РНК, пытаясь воспроизвести процесс зарождения жизни в лаборатории.
|
|
|
|
Две группы биологов из университета Северной Каролины под руководством Картера и его коллеги Ричарда Вольфендена (Richard Wolfenden) проводила эксперименты в своей лаборатории, пытаясь понять, как был совершен этот переход от РНК-мира к "тандему" ДНК и белков.
|
|
|
|
Как объясняют исследователи, проблема заключается в том, что молекулы белков сохраняют стабильность только в очень узком диапазоне базовых химических параметров. Если хотя бы один из них нарушается, то трехмерная молекула белков обычно распадается или деформируется.
|
|
|
|
Данное свойство белков является одной из главных причин того, почему ученым пришлось придумать "РНК-мир" — первичный океан Земли мог быть слишком теплым для того, чтобы молекулы белков в нем могли нормально существовать. Картер и Вольфенден проверили, так ли это, изучив то, как ведут себя аминокислоты при необычных температурах.
|
|
|
|
Эти эксперименты привели к неожиданным результатам. Оказалось, что степень различий в физических свойствах аминокислот и то, как они взаимодействовали с нуклеотидами, были примерно одинаковыми и при 25 градусах Цельсия, оптимальной температуре для жизни, и даже при 100 градусах.
|
|
|
|
Благодаря этому белки будут "сворачиваться" в трехмерную молекулу по одним и тем же правилам, как в теплой воде, так и в кипятке, что говорит о возможности их существования в горячем первичном океане Земли.
|
|
|
|
Подтверждение этому ученые нашли в транспортных молекулах РНК, которые захватывают аминокислоты и переносят их к центру сборки белков в клетке. Как оказалось, тРНК содержат в себе две системы распознавания аминокислот, одна из которых ориентируется на размер их молекул, а вторая – на то, как хорошо они отталкивают воду.
|
|
|
|
Первая находится на "хвосте" тРНК, за который цепляется аминокислота, и состоит из четырех генетических "букв", комбинация которых позволяет закодировать сразу 24 разных размера молекул. Вторая расположена в верхней части тРНК, в так называемом антикодоне из трех нуклеотидов, который цепляется за декодируемую цепочку генетической информации.
|
|
|
|
Существование подобной двойной системы отбора аминокислот, как считают авторы статьи, говорит о том, что эволюция белков шла в два этапа во время зарождения жизни.
|
|
|
|
Первый из них, по их словам, завершился еще до появления ДНК, и в то время молекулы белков были устроены достаточно просто – в одиночные линии и простые двумерные конструкции. Для сборки таких структур было достаточно знать размеры аминокислот, которые, по всей видимости, кодировались в РНК молекулах организмов времен "РНК-мира". Данные белки, судя по всему, играли вспомогательную роль и помогали клетке стабилизировать РНК-молекулы.
|
|
|
|
Появление нового "носителя информации" — ДНК – и связанной с ней возможности различать аминокислоты и по степени их гидрофобности позволило жизни сделать качественный шаг вперед и начать использовать сложные трехмерные белковые структуры, в результате чего жизнь приобрела тот облик, которым она обладает сегодня, заключают ученые.
|
|
|
|
http://ria.ru/science/20150601/1067621607.html
|
