저장
저장
저장
저장
생명의 기원에서 가장 큰 신비 중 하나는 최초의 생물학적 분자가 어떻게 존재했는지입니다. 오늘날의 세포는 생물학적 분자의 복잡한 조립을 사용하여 DNA, RNA 및 단백질을 제조합니다. 그 분자가 존재하기 전에 어떻게 생명이 효과가 있었습니까?
“RNA 세계”로 알려진 우세한 이론은 RNA가 최초의 생물학적 분자라고 제안합니다. RNA는 생명에 필요한 두 가지 필수 특성을 가지고 있습니다. 정보 (DNA와 같은) 정보를 인코딩 할 수 있으며 생물학적 반응 (단백질과 같은)을 촉진 할 수 있습니다. 아마도 생명은 자체를 복사 할 수있는 RNA 또는 RNA- 유사 분자로 시작하여 유전자 정보를 차세대에게 전송할 수 있습니다.
그러나 RNA 세계 이론에는 틈이 있습니다. 과학자들은 실험실에서 그러한 분자를 만들 수 없었습니다. 1990 년대 이래로 그들은 RNA 효소 또는 리보조임을 만들 수 있었으며, 이는 RNA 주형의 상보적인 사본을 만들 수 있습니다. 그러나 실제로 RNA를 복제하려면 두 단계가 필요하며 Aacu에서 Uuga로 이동 한 다음 다시 Aacu로 돌아갑니다. 또 다른 어려움은 기존 RNA 효소가 길거나 복잡한 분자를 만들 수 없다는 것입니다.
이제 처음으로 과학자들은 광범위한 RNA 서열을 만들 수있는 RNA 효소를 생산했습니다. 또한 대부분의 RNA 분자를 최대 24 글자까지 복제 할 수 있습니다. 캘리포니아 La Jolla의 Scripps Research Institute의 연구원 인 David Horning은“우리의 리보 조임은 기본적으로 RNA를 복제 한 최초의 것입니다. 이 연구는 이번 달 National Academy of Sciences 의 절차에 발표되었습니다. .
연구원들은 기존 리보 자임으로 시작하여 서열에 임의의 변화를 추가하여 약간 다른 버전을 만들었습니다. 그런 다음 연구원들은 리보 자임 풀에 도전했습니다. 그들은 두 가지 다른 복잡한 RNA 분자를 만들 수있는 것을 선택했습니다. 그런 다음 각 수준의 도전을 점점 엄격한 도전에 전달 한 분자를 적용하여 30 글자 RNA를 가장 빠르게 만들 수있는 후보자를 찾기 위해 24 번의 프로세스를 반복했습니다. 실험 진화 또는 테스트 튜브 진화로 알려진이 기술은 자연 선택의 인공 버전입니다. 연구원들은 실험의 각 라운드 후 몇 가지 새로운 돌연변이를 소개합니다.
폴리머 라제 리보 자임 24-3으로 알려진 새로운 RNA를 가장 효율적으로 만든 분자는 놀랍게 잘 작동했습니다. 초기 시험에서 두 가지가 아니라 복잡한 구조로 다양한 RNA 서열을 합성 할 수 있습니다. 그리고 간단한 RNA 분자를 만드는 데있어 원래 리보 자임보다 훨씬 더 효율적이었습니다.
가장 주목할만한 것은 RNA를 복제하는 능력 (템플릿에서 상보적인 RNA 서열을 생성 한 다음 해당 시퀀스를 원래 시퀀스로 다시 변환하는 능력이었다. 이는 단순히 RNA를 만드는 것보다 훨씬 어렵다고 말했다. 리보 자임은 종종 특정 서열을 선호하기 때문입니다. 필립스 스크루 드라이버가 필립스 헤드 스크류에서 더 잘 작동하는 것처럼, 일부 리보 자임은 RNA를 구성하는 4 가지 화학 문자 중 하나 인 CS가 풍부한 RNA 가닥을 선호합니다. 이러한 리보 자임은 CCUC와 같은 C- 풍부한 템플릿에서 상보적인 RNA를 만들 수 있지만, 프로세스의 두 번째 부분에 문제가있어서 G-가 풍부한 보체 GGAG에서 원본을 다시 만들어 냈다고 Horning은 말했다. Ribozyme 24-3에는이 문제가 없었습니다.
리보 자임 24-3은 여전히 큰 장애물에 직면 해 있습니다. 다른 RNA 분자를 복사 할 수 있습니다. 그러나 스스로 복제 할 수는 없습니다. 과학 에서 언급 된 바와 같이 :
조이스와 호닝
새로운 연구는 Joyce Lab에서 삶의 기원을 연구하기위한 몇 가지 노력 중 하나 일뿐입니다. 알려지지 않은 이유로, 자연에서 발견되는 모든 DNA 및 RNA는 "오른 손잡이"화학 구조를 가지고 있습니다. 그들의“왼손잡이”형태-거울에서 DNA 또는 RNA를 보았을 때 볼 수있는 것은 결코 발견되지 않습니다. 그러나 2014 년에 출판 된 한 가지 독특한 실험에서 Joyce의 팀은 왼손잡이와 오른 손잡이 RNA를 모두 복사 할 수있는 리보 자임을 만들었습니다.
"교차-차이랄"리보 자임은 24-3을 포함한 다른 리보 자임과 다르게 작동하기 때문에 흥미 롭습니다. 이 리보 자임은 지퍼의 양면이 함께 모이는 것처럼 글자 순서에 따라 목표에 결합합니다. 그러나 교차-카이 랄 리보 자임은 분자의 형태에 기초하여 결합합니다. RNA 복사기가 작동 할 수있는 새로운 메커니즘을 제공합니다. 오른 손잡이 세상이 필요하지 않습니다.
2014 년 실험 실험 당시 크로스-카이 랄 리보 자임은 유연성을 능가하는 경쟁사를 능가했습니다. 그러나 Horning은 리보 자임 24-3이 이제 명확한 승자라고 말했다. 2014 리보 자임보다 효율적이며 더 복잡한 분자를 만들 수 있습니다.
Petr Stepanek 의이 비디오 촬영. Ryan Griffin의 편집 및 모션 그래픽. Kai Engel의 음악.
비디오 : 이 2 분짜리 비디오에서 David Kaplan은 지구상의 생명의 기원에 대한 주요 이론을 탐구합니다.
편집자 주 :Joyce Lab은 Simons Foundation으로부터 자금을받습니다.
