인생의 가장 깊고 가장 오래된 뿌리가 더 복잡해진 RNA 분자에 의해 제시되었다는 생각은 지난 수십 년 동안 생명의 기원을 지배하여 펩타이드 나 DNA로 시작한 경쟁 이론을 다루었습니다.
.그러나 최근 에이 분야는 둘 이상의 주인공을 포함하는 이론으로 전환했습니다. 특별한 운동량을 얻는 것은 RNA와 펩티드가 복잡성을 진압하고 그들의 혼합이 우리가 알고있는 삶을 촉발했다는 생각입니다.
이제 Nature 에 발표 된 새로운 연구 초기 RNA 분자가 나무에서 자라는 버섯과 같이 펩티드가 직접 자라는 방법에 대한 그럴듯한 통로를 제안함으로써“RNA- 펩티드 세계”에 불을 부린다. 이들 펩티드는 차례로 RNA 분자를 안정화시켜 공간을 복잡하게 만들 수있다. "키메라"분자 인 단일 혼합 선수로서의 두 명의 주요 선수들의 이러한 공동 발전은 단백질 생산의 시작이었고 리보솜의 원시 버전을 향한 단계 일 수 있습니다.
프랑스 스트라스부르에있는 초분자 과학 및 공학 연구소의 주니어 그룹 리더 인 클라우디아 본피오 (Claudia Bonfio)는“실제로 서로를 도울 수 있다는 것이 밝혀졌다”고 말했다. 연구에 따르면 펩티드와 RNA 모두에 대한 원료는 생명의 시작시 존재했을 가능성이 높았 으므로이 논문은“우리는 왜 RNA에 집중해야합니까?”라고 생각합니다. Bonfio가 말했다.
이 연구는 생명의 기원을 탐구하기위한 새로운 방향을 시작한다고 캘리포니아 샌디에고 대학교의 화학 및 생화학 교수 인 Yitzhak Tor는이 연구의 일원이 아니었지만 저자와의 오랜 협력자라고 말했다. "이제 두 개의 다른 생체 분자 사이의 상호 작용을 고려해야합니다."
Blue Marble Space Institute of Science와 NASA의 Ames Research Center의 연구 과학자 인 Andro Rios는“매우 흥미로운 시연”이라고 말했다.
이번 연구 결과는 또한 생명의 기원을 연구하는 연구원들을 낳은 주요 닭고기 앤-충분히 수수께끼를 설명합니다. 리보솜이 진화하기 전에 단백질이 어떻게 형성 되었는가-현대 세포에서 단백질을 휘젓는 세포 기계-리보솜 자체가 부분적으로 단백질 자체로 구성 될 때?
.살아있는 화석
세포가 단백질을 만들어야 할 때, 그들의 유전자는 긴 메신저 RNA (mRNA)의 긴 실을 회전시켜 매우 정확한 레시피를 만들어 내고있다. 리보솜은 이들 레시피를 통해 미끄러 져 이들을 읽고 각 단계에 해당하는 아미노산을 조립하고, 아미노산 공급 업체 :프로세스가 전개 될 때 지속적으로 다이빙하는 전이 RNA (TRNA)라는 분자. 리보솜은 성장하는 펩티드 사슬을 TRNA에 의해 가져온 각각의 새로운 아미노산에 전달한다. 이 사슬은 더 길고 길어지고 결국 기능 단백질로 접 힙니다.
그러나 단백질이 35 억 년 전에 비슷한 방식으로 형성된 것은 거의 없습니다. TRNA 분자에 펩티드를 보유하는 결합은 다소 약하다. 대피소를 제공 할 수있는 리보솜이 없으면, 물 분자는 펩티드가 형성되기 전에 이러한 결합을 깨뜨릴 것이며, 그 과정은 원시 세계의 가혹한 물 조건에서 불가능하게 만듭니다.
.그러나 대부분의 사람들은 단백질 번역의 친숙한 과정을 더 간단한 형태로 재창조하는 데 집중하고 있다고 새로운 논문의 선임 저자이자 뮌헨의 Ludwig Maximilian University의 유기 화학 의장 인 Thomas Carell은 말했다. 고대 번역이 현대 형태와는 매우 다르게 보이면 어떨까요?
Carell과 그의 팀은이 아이디어를 파헤 치기 시작했고, 원시적 조건에서 살아남 았던 더 강한 유대를 찾고있었습니다. 그것이 비정형 뉴클레오티드라고 불리는 종종 과거의 분자에 구역을 지정하는 방식입니다. RNA의 유전자 코드는 전형적으로 4 개의 염기 (아데닌, 구아닌, 시토신 및 우라실)로 작성되지만 다른 염기를 가진 뉴클레오티드도 리보솜에서 단백질 생산을 돕는 것을 포함하여 다른 작업을 수행하는 많은 RNA 분자에도 존재합니다. 이 비정상적인 뉴클레오티드는 아미노산을 TRNA 분자에 부착하는 것보다 훨씬 강한 화학적 결합으로 아미노산에 부착 할 수 있습니다.
Merrill Sherman/Quanta Magazine
2018 년 연구에서 Carell과 그의 팀은 클래식 뉴클레오티드와 비정규 뉴클레오티드가 생명의 새벽이되기 전에 동시에 진화했을 가능성이 있다고보고했다. 전달 및 리보솜 RNA 중 일부는 모든 유기체의 마지막 보편적 공통 조상에 존재했습니다.
Carell은“시스템의 가장 오래된 부분에 직접 서로 옆에 앉아있는 오래된 RNA 세계의 유물”이라고 Carell은 말했다. "그래서 우리는 말했습니다. 이것들은 우리의 화석입니다. 그리고 화석이 우리에게 무엇을 말할 수 있는지 봅시다."
.그들은 다른 종류의 펩티드 성장 과정에 대한 모델을 개발했습니다. 그들은 이들 비정상 뉴클레오티드에 의해 캡핑 된 2 개의 RNA 가닥을 상상했으며, 하나는 더 강한 결합을 사용하여 아미노산으로 로딩했다. 제 1 아미노산이 제 2 가닥으로 뛰어 들기 위해, 첫 번째 가닥을 다른 아미노산으로 다시로드 할 수있다. 시스템을 주기적으로 가열하고 냉각시킴으로써, 그들은 두 체인의 아미노산 사이에 반복적으로 파손되어 결합하여 아미노산을 한 가닥에서 다른 가닥으로 뒤집고 체인을 연장 할 수 있습니다.
사실상, 펩티드를 구축하는 경우 빌딩 블록에서 타워를 조립하는 것과 같으면 새로운 공정은 성장하는 스택의 상단에 블록을 추가하여 아미노산을 추가하는 반면 리보솜 단백질 합성은 탑을 바닥의 새 조각 위에 옮겨 타워를 연장시킵니다.
.성장하는 펩티드
그들의 이론을 테스트하는 데 Carell은“지루한”및“잔인한 투어 드 포스”라고 불렀던 일련의 실험이 포함되었지만 결국, 그들은 과정이 실제로 최대 13 개의 아미노산을 생성 할 수 있음을 보여 주었다.
.이 과정은 세포에서 볼 수있는 단백질 번역에 미치지 못한다. 가장 중요한 누락 된 특징은 리보솜이 mRNA에 암호화 된 특정 단백질에 대한 지침을 번역하고 있다는 것입니다. Carell은 새로운 시스템에서“우리는 비교적 임의의 펩티드를 자랍니다.”라고 Carell은 말했습니다.
그러나 연구원들은 펩티드가 RNA에 의해 순수하게 단계적으로 구축 될 수 있음을 보여 주었다. 대체로, 입증 된 과정은 분자 인식을 향한 중요한 단계라고 그녀는 그것이 리보솜의 원시 버전이 아니더라도
라고 말했다.“It’s a really beautiful example of chemistry,” said Sara Walker, an associate professor at Arizona State University who was not part of the study. 그러나 글래스고 대학교 화학 의장 인 그녀와 리 크로 닌은이 시스템이 인생의 시작시 무슨 일이 일어날 수 있었는지 모방하기에는 과도하게 엔지니어링되거나 비현실적 일 수 있다고 생각했다.
.그러나 다른 사람들에게는 원시 세계의 작품의 흉내가 추가 연구를 위해 열리는 문보다 덜 중요합니다. 그 결과는 펩티드와 RNA가 함께 진화 할 수 있다는 것을 보여주기 때문에 오하이오 주 유전자 치료 센터의 리서치 조교수 인 Nizar Saad는“실험적이고 화학적으로 수행 될 수있다”고 밝혔다. Saad는 RNA- 펩티드 세계가“과학계가 지금 진행중인 것”이라고 말했다.
RNA- 펩티드 세계
Carell은“저는 RNA 세계 이론을 대체하고 싶지 않습니다. 그러나“우리는 확장이 필요하다고 생각합니다.”더 그럴듯하게 만들 수 있습니다. 그는 복잡성을 개별적으로 진화시키기보다는 RNA와 펩티드가 단일 분자로서 서로의 기능을 보완한다고 생각합니다.
Carell은 RNA와 펩타이드의 코비 모니 메라가 삶의 진화를위한 최고의 시나리오를 제공 할 것이라고 말했다. 그와 그의 팀은 RNA 분자가 펩티드의 성장을 돕고 있다는 것을 발견했을뿐만 아니라 펩티드가 RNA 분자에 안정성을 가져오고 있음을 발견했습니다.
키메라의 구조가 결국 더 길고 복잡 해짐에 따라, 펩티드 부분은 자체 복제 및 진화를 시작하기에 충분한 RNA를 안정화시킬 수있다. 한편, RNA는 펩티드 부분이 화학 반응 촉매를 시작할 수있을 정도로 정교한 구조를 획득하게했을 수있다. 결국, 부품은 분리되어 리보솜에서 일어나는 일과 더 비슷한 방식으로 상호 작용하기 시작했을 수 있습니다.
Carell과 그의 팀은 다음에 정통 RNA 분자가 암호화 된 정보에서 특정 펩티드를 성장시키기 위해 자신의 정통 RNA 분자를 얻을 수 있는지 배우기를 희망합니다. 그런 다음 펩티드가 RNA가 복제하는 데 도움이 될 수있는 촉매 기능을 개발할 수 있는지 확인하기를 희망합니다.
성공이나 실패가 무엇이든간에, 수십억 년 전에 무슨 일이 있었는지 정확히 알기가 어려울 것입니다. Carell은“우리는 시간을 거슬러 올라갈 수 없으므로 현장에서 무엇을 건설하든 항상 누군가가 말할 수 있습니다.”라고 Carell은 말했습니다. “누군가가 더 나은 모델을 생각해 내면 환영하는 것 이상입니다. 이것이 과학이 발달하는 방식입니다.”
