Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Teoria Świata RNA coraz bardziej wiarygodna
Teoria Świata RNA coraz bardziej wiarygodna
Badacze z Uniwersytetu Ludwika Maksymiliana w Monachium odtworzyli w warunkach laboratoryjnych prawdopodobny scenariusz powstania nukleozydów purynowych z prebiotycznych prekursorów. Zaproponowana ścieżka syntezy to wysoce wydajna kondensacja formamidopirymidyn (FaPys) z cząsteczkami cukrów. Pierwotne cząsteczki budulcowe to proste związki prebiotyczne obecne w pierwotnej atmosferze ziemskiej oraz wchodzące w skład komet.

 

Świat RNA to hipoteza opisująca powstanie życia na Ziemi, w której pierwszą cząsteczką biotyczną zdolną do samo-replikacji był RNA. Powstanie zasad nukleotydowych budujących RNA – uracylu, adeniny, guanozyny i cytozyny – miało nastąpić z prebiotycznych prekursorów obecnych w ówczesnej atmosferze ziemskiej lub przybyłych wraz z odwiedzającymi Ziemię kometami. 

Szczegóły powstania zasad purynowych – adenozyny i guanozyny - pozostawały dotąd niejasne. Jedyna zaproponowana dotąd ścieżka syntezy (w przypadku adenozyny - patrz obrazek po lewej) to połączenie adeniny i rybozy w podwyższonej temperaturze, w obecności jonów magnezu i nieorganicznych polifosforanów. W reakcji tej, właściwy izomer adenozyny (czyli β-adenozyna) stanowi zaledwie 4% produktów. W połączeniu z niską reaktywnością atomu azotu N-9, który docelowo łączy nukleozasadę z cukrem, ostateczna wydajność procesu powstawania nukleozydów purynowych w warunkach prebiotycznych pozostaje na poziomie 0,5%. Istotność tak niskiej wydajności dla decydującego etapu powstania życia na Ziemi była do tej pory dyskusyjna.

Badacze z Uniwersytetu Ludwika Maksymiliana w Monachium odtworzyli w warunkach laboratoryjnych inny prawdopodobny scenariusz powstania nukleozydów purynowych, który nie polega na połączeniu gotowych cząsteczek rybozy i puryny, lecz na sekwencyjnym łączeniu prostych składników wczesnej atmosfery ziemskiej. Otrzymano w ten sposób regioselektywny produkt (odpowiedni izomer adenozyny) z wysoką wydajnością. Ścieżka syntezy (w skrócie FaPy) wychodzi od aminopirymidyn powstałych w warunkach prebiotycznych z prostego materiału wyjściowego - takiego jak m. in. cyjanek amonu - które następnie reagują z formamidem tworząc formamidopirymidyny. Te kondensują następnie z cząsteczką rybozy, która w warunkach prebiotycznych powstaje z aldehydu glikolowego i formaldehydu w obecności amoniaku. Powstałe z kondensacji i odpowiedniej cyklizacji furanozydy i piranozydy stanowią mieszankę rybozydów purynowych, wśród których 20% stanowi adenozyna. Ponadto, zidentyfikowano kilka dodatkowych warunków, w jakich może dojść do syntezy tych samych produktów. Struktura elementów szlaku została potwierdzona z użyciem technik krystalograficznych, a skład powstałej mieszaniny - przy pomocy analiz HPLC-MS. Sympatyków szczegółowych szlaków i warunków syntezy odsyłamy do oryginalnej publikacji.

Opublikowane doniesienie stanowi ważny dowód potwierdzający hipotezę Świata RNA, w którym synteza złożonego budulca RNA, jakim są nukleozydy purynowe, była możliwa począwszy od prostych cząsteczek prebiotycznych, takich jak dwutlenek węgla, cyjanowodór, amoniak czy kwas mrówkowy - wszystkich obecnych w pierwotnej ziemskiej atmosferze lub zidentyfikowanych na kometach takich jak 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Źródła

Sidney Becker, Ines Thoma, Amrei Deutsch, Tim Gehrke, Peter Mayer, Hendrik Zipse, Thomas Carell. A high-yielding, strictly regioselective prebiotic purine nucleoside formation pathway. Science  13 May 2016: Vol. 352, Issue 6287, pp. 833-836 DOI: 10.1126/science.aad2808

http://www.szkolnictwo.pl/szukaj,Nukleozydy

KOMENTARZE
Newsletter