Исследование эволюции рибосомы ставит под сомнение гипотезу «мира РНК»

Новый анализ показывает, что белки присутствовали и взаимодействовали с РНК ещё до того, как многочисленные рабочие части рибосомы — клеточной «мастерской» по сборке белков — были привлечены для синтеза белков. Это открытие бросает вызов давней гипотезе о ранней эволюции жизни.

Исследование опубликовано в журнале PLoS ONE.

Гипотеза «мира РНК», впервые предложенная в 1986 году в статье в журнале Nature, постулирует, что первые этапы молекулярной эволюции включали РНК, а не белки, и что белки (и ДНК) появились позже.

Профессор Густаво Каэтано-Аноллес, руководивший новым исследованием, заявил: «Я убеждён, что гипотеза "мира РНК" неверна. Этот мир нуклеиновых кислот не мог существовать, не будучи связанным с белками».

Рибосома — это «рибонуклеопротеиновая машина», комплекс, в котором до 80 белков взаимодействуют с несколькими молекулами РНК. Это указывает на то, что её сборка — результат длительного и сложного процесса постепенной коэволюции.

В новом анализе Каэтано-Аноллес и его коллеги подвергли универсальные белковые и РНК-компоненты рибосомы тщательному молекулярному анализу, извлекая эволюционную информацию, заложенную в их структурах. Они использовали эти данные для построения временных шкал эволюционной истории рибосомных РНК и белков.

Два независимо сгенерированных «родословных древа» рибосомных белков и рибосомных РНК показали «большое сходство». Белки, окружающие пептидилтрансферазный центр (PTC) — активный сайт, ответственный за синтез белка, — оказались такими же древними, как и рибосомные РНК, формирующие этот сайт. Фактически, PTC появился в эволюции сразу после объединения двух основных субъединиц, составляющих рибосому.

Временные шкалы показывают, что PTC появился значительно позже других областей белково-РНК комплекса. Это убедительно свидетельствует о том, что:

1. Белки существовали ещё до того, как рибосомные РНК были привлечены для их построения.
2. Рибосомные РНК выполняли какую-то другую задачу, прежде чем взяли на себя роль помощников в синтезе белка.

«Это ключевой элемент головоломки, — говорит Каэтано-Аноллес. — Если эволюционное формирование рибосомных белков и РНК и их взаимодействий происходило постепенно, шаг за шагом, происхождение рибосомы не может быть продуктом "мира РНК". Вместо этого оно должно быть продуктом рибонуклеопротеинового мира, древнего мира, похожего на наш собственный».

Резюмируя, он заявил: «Похоже, основные строительные блоки клеточной машинерии всегда были одними и теми же с начала жизни до настоящего времени: это эволюционирующие и взаимодействующие молекулы белков и РНК».