Рибозимы — катализаторы древнего мира

Когда на Земле жизнь только возникла, еще не существовало ДНК, которая сейчас служит основным носителем наследственной информации. Другая нуклеиновая кислота, РНК, возникла раньше. По-видимому, именно она в то время обеспечивала развитие и размножение первых живых существ. Многие ученые разделяют гипотезу о существовании на заре зарождения жизни «мира РНК». Одна из загадок этого мира состоит в том, как молекулы РНК могли воспроизводиться при низких температурах, которые, как предполагают, могли быть в то время. Это было возможно благодаря ферментам рибозимам. Изучению рибозим и посвящено совместное исследование ученых из новосибирского Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и их коллег из американской компании SomaGenics (Санта-Круз, Калифорния).
Рибозимы — не совсем ферменты: по своей химической природе это не белки, а тоже молекулы РНК, только выполняющие специальные функции. Они служат катализаторами при расщеплении и сшивании других молекул РНК. У рибозимов есть интересная особенность: максимум их активности приходится на низкие температуры. То есть они фактически обеспечивают низкотемпературный катализ.
Свойства рибозимов новосибирские исследователи проверили экспериментально. Они работали с так называемым «шпилечным рибозимом», который содержится в вирусе табачной мозаики. Эта ферментная РНК «собирает» в заданном порядке геномную РНК вируса, нарезая и сшивая участки молекулы РНК, которые синтезируются из нуклеотидов на ее цепи. Ученые синтезировали участок РНК вируса табачной мозаики, очистили от примесей, добавили в получившийся раствор немного рибозима и инкубировали пробы при разной температуре.
Когда они сравнили, что получилось, оказалось, что количество вновь синтезированной РНК находится в обратной зависимости от температуры раствора. При положительной температуре рибозим только расщеплял нуклеотидную цепочку, а сшивал кусочки очень неэффективно, в результате в растворе образовалось не более 4% новых продуктов. А при температуре минус 10 градусов фермент расщеплял РНК и сшивал ее в новом порядке, так что «неиспользованных» деталей практически не оставалось. По мнению ученых, рибозим начинает активно работать из-за дегидратации раствора при его охлаждении. При обычной температуре можно добиться такого же эффекта, введя в реакционную смесь спирты.
Ученые считают, что именно исследуемый ими феномен — низкотемпературный катализ — был двигателем эволюции в ту пору, когда жизнь только возникла. Они ожидают, что такую особенность рибозимов можно будет использовать для низкотемпературного синтеза веществ, подавляющих нежелательные гены, и в химическом анализе, когда промежуточные продукты реакций неустойчивы при нормальной температуре.
Источник: «Информнаука»
14-09-2005г.

Архив новостей

Архив сообщений о новых публикациях