Siklus beku-cair dapat menjelaskan bagaimana RNA purba direplikasi tanpa enzim | Riset

Siklus beku-cair dapat menjelaskan bagaimana RNA purba direplikasi tanpa enzim |  Riset post thumbnail image

menarik Data SGP 2020 – 2021.

Molekul RNA prebiotik dapat menggandakan diri dengan bantuan siklus pembekuan dan pencairan. Temuan ini menawarkan petunjuk lain untuk memecahkan teka-teki lama seputar model ‘dunia RNA’ tentang asal usul kehidupan: bagaimana untaian RNA dapat mereplikasi diri sendiri tanpa bantuan enzim.

Kelompok Jack Szostak di Universitas Harvard, AS, sebelumnya telah menunjukkan bahwa urutan RNA pendek dapat bertindak sebagai cetakan untuk membuat salinan lebih lanjut tanpa enzim. Ketika fosfat pada blok bangunan nukleotida RNA diaktifkan secara kimia di laboratorium dengan senyawa heterosiklik yang sangat reaktif 2-aminoimidazole (2AI), hal itu menyebabkan jembatan imidazolium membentuk zat antara dinukleotida reaktif, yang memungkinkan penyalinan RNA.

Tetapi masih belum jelas bagaimana langkah aktivasi kimia penting ini dapat terjadi secara masuk akal di lingkungan prebiotik. Laboratorium John Sutherland di MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, Inggris, menemukan jawabannya pada 2018. Timnya menunjukkan bagaimana metil isosianida dapat terbentuk di awal Bumi dan bagaimana, dengan asetaldehida, ia dapat menghasilkan ion nitrilium reaktif. Ion nitrilium kemudian ditunjukkan untuk bereaksi dengan nukleotida dan memungkinkan 2AI untuk menggantikan ion, sehingga mengaktifkan molekul.1

Namun, menggabungkan jalur aktivasi RNA prebiotik yang masuk akal dari Sutherland dengan jalur penyalinan yang diarahkan pada template Szostak menemui hambatan. Kelebihan 2AI diperlukan untuk mendorong reaksi aktivasi ke depan. Tetapi kelebihan ini juga menghambat pembentukan dinukleotida yang dijembatani imidazolium yang diperlukan untuk penyalinan RNA. Tampaknya kedua jalur itu tidak cocok.

Sekarang, lab Szostak telah menemukan bahwa siklus beku-cair dapat menyatukan jalur dan memungkinkan penyalinan RNA tanpa enzim dalam lingkungan prebiotik yang masuk akal.2 ‘Kami mencoba mencari tahu bagaimana kedua proses dapat terjadi sekaligus, dan satu-satunya cara untuk melakukannya adalah secara drastis mengurangi konsentrasi zat pengaktif,’ jelas Stephanie Zhang, yang memimpin penelitian tersebut.

Ini mengilhami para peneliti untuk menyelidiki siklus beku-cair karena sebagian kondisi beku sementara dapat membawa reaktan lebih dekat, sehingga secara alami memusatkan mereka. Ini, mereka menemukan, menghilangkan kebutuhan akan zat pengaktif yang berlebihan sambil tetap mengaktifkan keempat ribonukleotida. ‘Ini benar-benar menyederhanakan serangkaian langkah yang rumit, dan tidak terlalu dibuat-buat: kami menggunakan reaksi satu pot, dan yang kami lakukan hanyalah membekukan dan mencairkan bahan-bahannya beberapa kali,’ kata rekan penulis Daniel Duzdevich.

‘Identifikasi kondisi secara berurutan, dalam tiga langkah, memungkinkan aktivasi nukleotida, sintesis dinukleotida yang dijembatani imidazolium dan penyalinan RNA yang diarahkan pada templat adalah pencapaian penting,’ kata Ernesto Di Mauro, peneliti asal kehidupan di Sapienza University of Rome , Italia. ‘Siklus beku-cair mendukung pemisahan. Ini cerdas, alami, secara prebiotik masuk akal dan efisien.’

Namun, apakah jalur seperti itu dapat menyebabkan kehidupan yang muncul dari sel proto masih belum pasti. Siklus beku-cair mungkin bisa merusak struktur membran, mengakibatkan hilangnya kompartementalisasi, jelas Zhang. Sebaliknya, siklus beku-cair bisa membantu fusi atau enkapsulasi ulang RNA campuran dari sel proto yang berbeda, mirip dengan transfer gen horizontal.

‘Pekerjaan di masa depan harus mengeksplorasi potensi ketidaksesuaian dan manfaat antara siklus beku-cair dan susunan vesikel yang dibutuhkan oleh model sel proto untuk munculnya kehidupan,’ tambah Zhang.

Related Post

Basis data perovskite yang dikuratori dengan susah payah dari lebih dari 40.000 perangkat diatur untuk mempercepat penelitian surya | RisetBasis data perovskite yang dikuratori dengan susah payah dari lebih dari 40.000 perangkat diatur untuk mempercepat penelitian surya | Riset

Diskon terbaik Result SGP 2020 – 2021. Sembilan puluh empat peneliti telah melakukan tantangan besar: meninjau secara manual lebih dari 16.000 makalah untuk mengekstrak informasi tentang sel surya perovskit. Sekarang,