Ключ к происхождению жизни: ученые создали наноразмерную "копировальную машину" РНК

Ученые всего мира с интересом следят за развитием исследований, связанных с происхождением жизни. Одной из главных теорий является гипотеза "РНК-мира", согласно которой первые формы жизни возникли благодаря РНК-репликазе, способной копировать себя и другие молекулы РНК. Недавно в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences была опубликована статья, в которой ученые из лаборатории Холлигера (MRC LMB Cambridge, UK) и Аархусского университета (Дания) представили первую атомарную структуру такой РНК-репликазы, полученную с помощью криоэлектронной микроскопии (cryo-EM).

Эта репликаза, разработанная в лаборатории Холлигера, эффективна в копировании длинных шаблонов, используя тройные нуклеотиды в эвтектическом ледяном состоянии, напоминающем слякоть. Ее структура поразительно напоминает белковые полимеразы, имея домены для связывания шаблонов, полимеризации и различения субстратов, образуя что-то вроде открытой руки.

Филипп Холлигер, руководитель программы в MRC LMB Cambridge, отмечает, что удивительно наблюдать, как искусственно развитая в лаборатории рибозима обладает чертами естественных белковых полимераз, что свидетельствует об эволюции, способной открывать схожие молекулярные решения, независимо от того, состоит ли материал из РНК или белка.

Кроме того, исследователи провели обширное мутационное исследование для выявления ключевых элементов структуры РНК, подтвердив важность определенных взаимодействий и доменов для точности копирования. Хотя структуру репликазы в процессе активного копирования РНК определить не удалось, ученые смогли построить модель РНК-основанного копирования, соответствующую всем экспериментальным данным.

Еван МакРэй, проводивший работу с крио-EM в лаборатории Андерсена в Аархусском университете, подчеркнул мощность метода крио-EM для изучения структуры и динамических характеристик молекул РНК.

Результаты исследования не только приближают нас к пониманию происхождения жизни, но и открывают новые перспективы в области нанотехнологий РНК и медицины. Эббе Слот Андерсен из Аархусского университета указывает, что изучение происхождения жизни приводит к открытию новых строительных блоков РНК, которые могут быть использованы в развивающейся области нанотехнологий РНК и медицины. В будущем, благодаря этому открытию, ученые смогут разрабатывать более эффективные механизмы репликации, приближая нас к воссозданию сценариев "РНК-мира" в лабораторных условиях.