Cercetătorii avansează spre dezvoltarea unui vaccin universal împotriva cancerului
Publicat acum 1 ora si 43 minute
Chimiștii de la University College London (UCL) au demonstrat cum două dintre cele mai fundamentale componente ale vieții, ARN-ul (acidul ribonucleic) și aminoacizii, ar fi putut să se alăture spontan la originea vieții, acum aproximativ patru miliarde de ani.
Aminoacizii sunt cărămizile din care sunt construite proteinele, „mașinile” vieții, esențiale aproape pentru toate procesele biologice. Însă proteinele nu se pot reproduce singure, ele au nevoie de instrucțiuni, furnizate de ARN, un rudiment chimic apropiat de ADN (acidul dezoxiribonucleic).
Într-un nou studiu publicat în revista Nature, cercetătorii au legat chimic aminoacizii de ARN în condiții care ar fi putut exista pe Pământul timpuriu, o realizare care a scăpat oamenilor de știință încă din anii ’70, scrie Science Daily.
Profesorul Matthew Powner, autor senior al studiului și cercetător la Departamentul de Chimie al UCL, a explicat: „Viața se bazează pe capacitatea de a sintetiza proteine – ele sunt moleculele cheie ale funcției biologice. Înțelegerea originii sintezei proteinelor este esențială pentru a înțelege de unde a apărut viața. Studiul nostru reprezintă un pas important, arătând cum ARN-ul ar fi putut să preia controlul asupra sintezei proteinelor.”
Astăzi, viața folosește o mașină moleculară extrem de complexă, ribozomul, pentru a sintetiza proteine. Această „fabrică” citește instrucțiuni chimice scrise în ARN mesager, care transportă secvența unui gen din ADN-ul unei celule până la ribozom. Ribozomul leagă apoi aminoacizii unul câte unul pentru a construi proteinele.
„Am reușit să realizăm prima parte a acestui proces complex, folosind chimie simplă în apă, la pH neutru, pentru a lega aminoacizii de ARN. Reacția este spontană, selectivă și ar fi putut să aibă loc pe Pământul timpuriu”, a adăugat Powner.
Încercările anterioare de a atașa aminoacizi la ARN foloseau molecule foarte reactive, care se descompuneau în apă și determinau aminoacizii să reacționeze între ei, fără să se lege de ARN.
În studiul actual, cercetătorii s-au inspirat din biologie, folosind o metodă mai blândă pentru a transforma aminoacizii în forme reactive. Această activare implică un tioester, un compus chimic cu energie ridicată, important în multe procese biochimice ale vieții și despre care se crede că a jucat un rol la începutul vieții.
„Studiul nostru reunește două teorii importante despre originea vieții - ‘lumea ARN’, unde ARN-ul autoreplicant este fundamental, și ‘lumea tioesterilor’, în care tioesterii furnizează energia primelor forme de viață”, a explicat profesorul Powner.
Pentru a forma aceste tioesteri, aminoacizii reacționează cu un compus cu sulf numit panteteină. Anul trecut, aceeași echipă a demonstrat că panteteina poate fi sintetizată în condiții similare cu cele de pe Pământul timpuriu, sugerând că ar fi putut juca un rol în apariția vieții.
Următorul pas, spun cercetătorii, este să stabilească cum secvențele de ARN se pot lega preferențial de anumiți aminoacizi, astfel încât ARN-ul să înceapă să codifice instrucțiuni pentru sinteza proteinelor, originea codului genetic.
„Există numeroase provocări înainte de a înțelege pe deplin originea vieții, dar cea mai dificilă și interesantă rămâne originea sintezei proteinelor”, a spus profesorul Powner.
Dr. Jyoti Singh, autor principal al studiului, a adăugat: „Imaginați-vă ziua în care chimiștii vor putea lua molecule simple, mici, formate din carbon, azot, hidrogen, oxigen și sulf și, din aceste piese LEGO chimice, să construiască molecule capabile de autoreplicare. Aceasta ar fi o etapă monumentală în rezolvarea misterului originii vieții. Studiul nostru ne apropie de acest obiectiv, demonstrând cum două piese chimice primordiale - aminoacizii activați și ARN-ul - ar fi putut construi peptide, lanțuri scurte de aminoacizi esențiale vieții.”
Ceea ce face descoperirea și mai remarcabilă este faptul că aminoacidul activat folosit este un tioester, derivat din Coenzima A, o substanță chimică prezentă în toate celulele vii. Această descoperire ar putea lega metabolismul, codul genetic și sinteza proteinelor.
Deși studiul se concentrează doar pe chimie, echipa susține că reacțiile demonstrative ar fi putut avea loc în bazine sau lacuri de apă de pe Pământul timpuriu, dar nu și în oceane, unde concentrația chimicalelor ar fi fost prea scăzută.
Reacțiile sunt prea mici pentru a fi vizibile la microscopul optic și au fost urmărite folosind tehnici complexe de analiză a structurii moleculelor, inclusiv mai multe tipuri de rezonanță magnetică și spectrometrie de