Лаборатория на шаг ближе к пониманию зарождения жизни на Земле

Исследователи из Университета Саймона Фрейзера обнаружили ключевую генетическую подсказку — фермент РНК-полимеразу, — которая дает новое представление о происхождении жизни. Исследование опубликовано в журнале Science.

Ученые из лаборатории профессора молекулярной биологии и биохимии Питера Анрау работают над развитием гипотезы «мира РНК». Она предполагает, что жизнь на нашей планете началась с самовоспроизводящихся молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК), способных не только нести генетическую информацию, но и катализировать химические реакции, — еще до эволюции ДНК и белков.

С помощью процесса in vitro эволюции в лаборатории команда выделила промотор-зависимую рибозимную РНК-полимеразу. Этот фермент способен синтезировать РНК, используя РНК в качестве матрицы, и обладает процессивными зажимными свойствами, эквивалентными свойствам современных белковых полимераз.

«Эта РНК-полимераза имеет многие черты современных белковых полимераз; она была создана для распознавания промотора РНК и последующего процессивного копирования РНК, — говорит Анрау. — Наше открытие подразумевает, что подобные РНК-ферменты на ранних этапах эволюции жизни также могли проявлять такие сложные биологические особенности».

Есть свидетельства, что РНК появилась раньше ДНК и белков. Например, рибосома, «машина» для производства белков в клетках, построена из РНК. Это привело экспертов к теории, что эта машина была изобретением позднего «мира РНК», которое эволюция никогда не отбросила.

Обнаруженный рибозим с зажимной полимеразной активностью указывает, что репликация РНК с помощью РНК-катализаторов действительно могла быть возможна в такой примитивной жизни.

Долгосрочная цель Анрау и его команды — создать в лаборатории самоэволюционирующую систему. Это подразумевает создание рибозимной РНК-полимеразы, которая также может реплицировать и поддерживать себя, чтобы глубже понять, как возникли ранние РНК-организмы.

«Если мы сможем создать живую и эволюционирующую систему на основе РНК в лаборатории, мы сделаем нечто весьма примечательное, чего, вероятно, не существовало с самого зарождения жизни на этой планете», — говорит Анрау.

Понимание фундаментальной сложности жизни в лаборатории позволит оценить шансы существования жизни на других планетах, таких как Марс.