РНК может способствовать образованию как лево-, так и правозакрученных белков
Исследование происхождения жизни показало, что РНК — ключевая молекула, которая, как считается, могла содержать инструкции для жизни до появления ДНК — может способствовать образованию строительных блоков белков как в лево-, так и в правозакрученной ориентации. Разгадка этой тайны может дать ключи к пониманию происхождения жизни. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Белки — это рабочие молекулы жизни. Некоторые аминокислоты существуют в двух зеркальных формах, как ваши руки, и жизнь использует левозакрученный вариант. Хотя жизнь на основе правозакрученных аминокислот, вероятно, работала бы нормально, в биологии эти две формы редко смешиваются — это свойство называется гомохиральностью. Учёным остаётся загадкой, почему жизнь выбрала левозакрученный вариант.
Специализация и сложность ДНК заставляют учёных полагать, что ей должно было предшествовать нечто более простое миллиарды лет назад. Ведущий кандидат на эту роль — РНК, которая может как хранить генетическую информацию, так и строить белки. Эта гипотеза называется «миром РНК».
Если эта гипотеза верна, то, возможно, что-то в РНК заставило её способствовать образованию левозакрученных белков. Однако новое исследование эту идею не поддержало, углубив загадку.
Эксперимент тестировал молекулы РНК, которые действуют как ферменты для построения белков — рибозимы. «Эксперимент показал, что рибозимы могут благоприятствовать как лево-, так и правозакрученным аминокислотам. Это указывает, что миры РНК в целом не обязательно имели бы сильное предпочтение той формы аминокислот, которую мы наблюдаем в современной биологии», — сказала Ирен Чен из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, автор-корреспондент статьи.
В эксперименте моделировались условия ранней Земли «мира РНК». Исследователи инкубировали раствор с рибозимами и предшественниками аминокислот, чтобы увидеть относительный процент лево- и правозакрученной аминокислоты фенилаланина, который будет произведён.
Было протестировано 15 различных комбинаций рибозимов. Оказалось, что рибозимы могут благоприятствовать любой из форм. Это говорит о том, что у РНК изначально не было химического предубеждения к одной форме аминокислот. Отсутствие предпочтения ставит под сомнение идею, что ранняя жизнь была предрасположена к отбору левозакрученных аминокислот.
«Результаты предполагают, что конечная гомохиральность жизни может быть не результатом химического детерминизма, а могла возникнуть под влиянием более поздних эволюционных давлений», — сказал соавтор Альберто Васкес-Саласар, постдок в UCLA.
Пребиотическая история Земли лежит за пределами древнейшей части летописи окаменелостей. В то время планета, вероятно, подвергалась бомбардировке астероидами, которые могли доставить некоторые строительные блоки жизни, такие как аминокислоты.
«Понимание химических свойств жизни помогает нам знать, что искать в поисках жизни по всей Солнечной системе», — сказал соавтор Джейсон Дворкин, старший научный сотрудник по астробиологии в Центре космических полётов имени Годдарда NASA.
Дворкин — учёный проекта NASA OSIRIS-REx, который доставил на Землю образцы с астероида Бенну. «Мы анализируем образцы OSIRIS-REx на хиральность отдельных аминокислот. В будущем образцы с Марса также будут проверяться в лабораториях на наличие признаков жизни, включая рибозимы и белки», — сказал Дворкин.