Pokud jsou aminokyseliny představovány jako korálky a RNA jako vlákno, enzymy, jako je ta, která je zde zobrazena (lecyl-tRNA syntetáza), je spojují dohromady. | Fotografický kredit: Veřejná doména
Život závisí na partnerství RNAkterý ukládá pokyny a proteinykteré vykonávají práci na budování a běhu buněk. Jak však toto partnerství začalo, má dlouho zmatené vědce. Aby se vytvořil protein, musí být aminokyseliny složky spojeny v pořadí kódovaném RNA. Dnes tento úkol zpracovává složitý biologický stroj zvaný ribozom – ale pouze poté, co je každá aminokyselina nejprve „naložena“ na adaptér RNA. Úlovek spočívá v tom, že enzymy zodpovědné za toto nakládání jsou samy o sobě proteiny, které vytvářejí hádanku kuře a vejce, která po celá desetiletí zaujala chemiky.
Nový studie v Příroda Nabízí pohled na to, jak by tato hádanka mohla být vyřešena. Vědci z University College London zjistili, že jednoduché molekuly zvané Aminoacyl-thiols mohou spojit aminokyseliny s RNA bez enzymů.
Přemýšlejte o aminokyselinách jako o kuličkách a RNA jako na vlákno. V buňkách dnes enzymy fungují jako zkušené ruce, aby je spojily. Tým ukázal, že ve správných podmínkách se s aminoacyl-thioly mohou korálky připevnit k nitě v obyčejné vodě, podobně jako na rané zemině.
Přesvědčivější je, že tato chemie aminoacyl-thiolu upřednostňuje RNA nad jinými, reaktivnějšími molekulami, což je neočekávaná selektivita, která má ohromené chemiky.
„Je pozoruhodné, že RNA, která je relativně nereaktivní, podléhá aminoacylaci ve vodě navzdory přítomnosti reaktivních druhů,“ řekl Tom Sheppard, chemik UCL, který se do studie nezúčastnil.
Dodal, že chemie se zdá být robustní napříč mnoha aminokyselinami a dostatečně jednoduché, aby jiné laboratoře měly být schopny ji reprodukovat. Poskytnutím RNA jasnou chemickou výhodu mohou aminoacyl-thioly připravit cestu pro první kroky syntézy proteinů.
Pro vědce, kteří studují začátky života, je objev více než chytrý kousek chemie: je to průlom, který spojuje dva životní stavební bloky dohromady v podmínkách, které by mohly existovat před miliardami let.
„Předchozí výzkum se často zaměřil na to, jak by se mohly tvořit peptidy (řetězy aminokyselin), nebo jak by se mohly tvořit nukleotidy, ale jen zřídka, jak by se oba mohli interagovat,“ řekl Sheppard. „Co dělá tuto práci významnou, je to, že ukazuje, že RNA a aminokyseliny mluví přímo mezi sebou, bez jakéhokoli zprostředkovatele.“
„Tím se otevírá mnoho vzrušujících pokynů, aby prozkoumal původ a vývoj proteinové translace,“ řekl Matthew Powner, který vedl práci.
Selektivita a překvapení
To, co vědce nejvíce zasáhlo, nebylo jen to, že reakce fungovala, ale že ukázala takovou záhadnou přesnost. Aminokyseliny se zachytily na končí RNA způsobem, který odráží, jak život dodnes dělá.
Powner řekl, že reaktivita byla srdcem objevu: „Kdybych si musel vybrat jen jednu věc, která byla nejúžasnější, byla by to neočekávaná reaktivita mezi aminoacyl-thioly a RNA, která vedla k bezprecedentní selektivitě při neutrálním pH.“
Sheppard poukázal na další zajímavý aspekt. Thioesteři byli kdysi považováni za jednoduché prekurzory peptidů, ale studie zjistila, že nejsou dobré při přímé výrobě peptidů. „Místo toho,“ řekl, „možná hráli jinou roli: vedení aminokyselin na RNA.“
Ještě více zajímavě, tým zjistil, že jednoduchý chemický spínač může oddělit dvě klíčové fáze moderní syntézy proteinů. U thiosterů se aminokyseliny přednostně připojují k RNA. Ale když jsou stejné molekuly přeměněny na thioacidy, chemie se převrátí a upřednostňuje tvorbu peptidových vazeb. To znamená, že dva kroky budování proteinů-nabití RNA a peptidové vazby-mohou být prováděny ve stejném roztoku, ale za zřetelných chemických způsobů aktivace.
Tým tam nezastavil. Také prozkoumali, odkud by tyto aminoacyl-thioly mohly pocházet. Jejich experimenty naznačovaly, že by se mohly vytvořit z jednoduchých prekurzorů, jako jsou nitrily a thioly, a to i za chladných podmínek, které soustředily ingredience a zrychlily reakce. To znamená, že chemie spojující aminokyseliny s RNA nemusí mít vyžadované vzácné nastavení: mohla by se rozvinout v rybnících nebo zmrazených bazénech mladé Země.
Powner i Sheppard souhlasili s tím, že tato chemie je jen výchozím bodem. PeptidyDosud jsou vyrobeny velmi krátké a zjistit, jak je rozšířit, bude další výzvou.
„Lze si představit postupný vývoj složitosti v aminoacylační reakci,“ řekl Sheppard, „vedoucí ke zvyšování úrovně kontroly RNA nad peptidy, které by mohly být vytvořeny, a tedy vývoj primitivní syntézy peptidů.“
Anirban Mukhopadhyay je genetickým tréninkem a vědeckým komunikátorem z Dillí.
Publikováno – 7. září 2025 05:30
