Forskare från USA och Sydafrika har visat att korta RNA-nukleotidkedjor spontant kan kombineras med varandra för att bilda stora molekyler. Denna förmåga är nödvändig för uppkomsten i den primära buljongen av föreningar med enzymatisk aktivitet som lagrar genetisk information. Forskarnas artikel publicerades i tidskriften Royal Society Open Science.
Enligt hypotesen om RNA-världen var föregångarna till levande celler enzymmolekyler (ribozymer) som kunde kopiera sig själva (replikera). Det är känt att sådana föreningar är stora och komplexa. De skulle bildas av mindre molekyler genom en process som kallas ligering, där två nukleotidkedjor är länkade i deras ändar. En sådan reaktion genomförs emellertid av en separat grupp av enzymer (ligaser), så RNA-världen skulle vara omöjlig utan närvaron av ribozymer som ger sin egen ligering.
Forskarna använde ett komplext ribozym RNA-polymeras R18 som ett forskningsobjekt. Denna stora molekyl har två aktiva ställen. En av dem utför polymerasaktivitet, det vill säga syntetiserar en RNA-molekyl från nukleotider, den andra är en ligaskärna. Specialisterna tog bort olika fragment från ribozymet och erhöll en serie små kedjor, som alla hade ett ligerande centrum. Det senare såväl som det kompletta R18-polymeraset placerades i en miljö som innehöll andra små RNA-molekyler (substrat).
Forskare har utvärderat molekylers förmåga att självligera. R18 visade mycket låg aktivitet, men den minsta strängen (R18-T4) fäst en mängd olika RNA-molekyler till sig själv. Med en ökning av kedjelängden minskade ligasaktiviteten och molekylen kunde bara binda till vissa substrat. Enligt experter är detta hur ribozymer förvärvar enskilda egenskaper hos enzymer i levande celler.
Resultaten av studien visade att i de tidiga stadierna av RNA-världen dykte upp stora molekyler genom fusion av ligaser med olika små ribonukleiska kedjor. Ursprungligen kunde sådana föreningar inte effektivt utföra enzymatiska funktioner, såsom självkopiering, men de hade redan specificitet för vissa substrat. Under molekylär evolution har deras förmåga att replikera ökat.
