Od RNA k proteinom

Kako je vzniknilo kompleksno življenje, kot ga na Zemlji poznamo danes, je še vedno vprašanje, ki muči številne raziskovalce in raziskovalke. Skupina znanstvenikov in znanstvenic je pred nekaj dnevi objavila prepričljivo raziskavo, v kateri so pokazali, da naj bi ključno vlogo pri spočetku življenja igrala interakcija med molekulami RNK in peptidi.

Organizacija kompleksnega življenja, kot ga poznamo danes, sloni na interakcijah med tremi vrstami molekul, ki jih povezuje osrednja biološka dogma. To sta nukleinski kislini DNK in RNK ter proteini. Naloga molekule DNK je hramba genetskih informacij, medtem ko molekula RNK sodeluje pri prenosu informacij iz dednine, kar vodi v izgradnjo proteina. Molekula RNK ima poleg informacijske funkcije prenosa tudi katalitično vlogo. Prav zaradi sposobnosti RNK za kataliziranje določenih kemijskih reakcij jo ima molekularna biologija za eno prvih in pomembnejših molekul, ki so omogočile nastanek kompleksnega življenja na Zemlji.

A v tako imenovani hipotezi »RNK-sveta« so nekatere vrzeli. Eno izmed ključnih, neodgovorjenih vprašanj je namreč, kako so molekule RNK same omogočile izgradnjo proteinov. Prav proteini so namreč tisti, ki danes v celicah opravljajo najkompleksnejše operacije. Proteini v kompleksni celici sicer nastanejo v procesu prevajanja na ribosomu, v katerem imajo ključno vlogo tako molekule RNK kot proteini, vendar ti proteini ne obstajajo od nekdaj. Raziskovalke in raziskovalci so v prispevku pokazali, da je sinteza krajših peptidov možna tudi zgolj s prisotnostjo molekul RNK in aminokislin, osnovnih gradnikov peptidov in proteinov.

Pokazali so, da imajo pri procesu izgradnje peptidov na molekulah RNK pomembno funkcijo kemično modificirani oziroma nekanonični nukleozidi. Torej ne tisti štirje kanonični, ki jih vsi dobro poznamo: adenin, citozin, gvanin in uracil. Poleg osnovne zgradbe, ki je podobna kot pri kanoničnih nukleozidih, so nekanonični modificirani tako, da vsebujejo še kako funkcionalno skupino, kot je hidroksilna skupina. Takšni modificirani nukleozidi sicer tudi v današnjih strukturah molekul RNK opravljajo posebne biološke vloge. Med drugim lahko tvorijo kovalentne vezi s krajšimi peptidi, to pa naj bi omogočilo postopno izgradnjo polipeptidne verige na molekuli RNK. Kot poudarjajo raziskovalci, je bil tu morda ključen prav soobstoj kanoničnih in nekakoničnih nukleozidov. Medtem ko so nekanonični omogočili sintezo peptidov, so kanonični nukleozidi poskrbeli za podvojevanje in prenos genetske informacije.

Raziskava je tako pomemben most med hipotezo »RNK-sveta« in kompleksnejšimi proteini in kaže na pomembno vlogo soobstoja molekul RNK ter peptidov.

Müller, F., Escobar, L., Xu, F. et al. A prebiotically plausible scenario of an RNA–peptide world. Nature 605, 279–284 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04676-3