Los científicos han creado un nuevo tipo de sistema de replicación genética que demuestra cómo la primera vida en la Tierra, en forma de ARN, podría haberse replicado. Los científicos del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica MRC dicen queEl nuevo ARN utiliza un sistema de replicación genética diferente a todos los que hoy se sabe que ocurren naturalmente en la Tierra.
Una teoría popular para las primeras etapas de la vida en la Tierra es que se fundó en hebras de ARN, un primo químico del ADN. Al igual que el ADN, las hebras de ARN pueden transportar información genética utilizando un código de cuatro letras moleculares bases, peroEl ARN puede ser más que una simple "cadena" de información. Algunas cadenas de ARN también pueden plegarse en formas tridimensionales que pueden formar enzimas, llamadas ribozimas, y llevar a cabo reacciones químicas.
Si una ribozima pudiera replicar ARN plegado, podría copiarse y soportar un sistema vivo simple.
Anteriormente, los científicos habían desarrollado ribozimas que podían replicar cadenas rectas de ARN, pero si el ARN estaba plegado, impedía que la ribozima lo copiara. Dado que las ribozimas son ARN plegados, su propia replicación está bloqueada.
Ahora, en un artículo publicado hoy en la revista eLife , los científicos han resuelto esta paradoja mediante la ingeniería de la primera ribozima que es capaz de replicar ARN plegados, incluido él mismo.
Normalmente, al copiar ARN, una enzima agregaría bases individuales C, G, A o U de una en una, pero la nueva ribozima usa tres bases unidas, como un "triplete" por ejemplo, GAU.Los bloques permiten que la ribozima copie ARN plegado, porque los tripletes se unen al ARN con mucha más fuerza y hacen que se desenrede, por lo que la nueva ribozima puede copiar sus propias cadenas de ARN plegadas.
Los científicos dicen que la 'sopa primordial' podría haber contenido una mezcla de bases en muchas longitudes, una, dos, tres, cuatro o más bases unidas, pero descubrieron que usar cadenas de bases más largas que un tripletecopiando el ARN menos preciso.
El Dr. Philipp Holliger, del Laboratorio de Biología Molecular del MRC y autor principal del artículo, dijo: "Encontramos una solución a la paradoja de la replicación del ARN al repensar cómo abordar el problema: dejamos de intentar imitar la biología existentey diseñó una estrategia sintética completamente nueva. Es emocionante que nuestro ARN ahora pueda sintetizarse.
"Estos trillizos de bases parecen representar un punto dulce, donde obtenemos una buena apertura de las estructuras de ARN plegadas, pero la precisión sigue siendo alta. Notablemente, aunque los trillizos no se usan en la biología actual para la replicación, la síntesis de proteínaspor el ribosoma, una antigua máquina de ARN que se cree que es una reliquia de la vida temprana basada en el ARN, procede utilizando un código de triplete.
"Sin embargo, este es solo un primer paso porque nuestra ribozima aún necesita mucha ayuda de nuestra parte para hacer la replicación. Proporcionamos un sistema puro, por lo que el siguiente paso es integrar esto en las mezclas de sustrato más complejas que imitan la sopa primordial- esto probablemente era un entorno químico diverso que también contenía una gama de péptidos y lípidos simples que podrían haber interactuado con el ARN ".
Los experimentos se realizaron en hielo a -7 ° C, porque los investigadores habían descubierto previamente que la congelación concentra las moléculas de ARN en una salmuera líquida en pequeños espacios entre los cristales de hielo. Esto también es beneficioso para las enzimas de ARN, que son másestable y funciona mejor a bajas temperaturas.
El Dr. Holliger agregó: "Esta es una biología sintética completamente nueva y hay muchos aspectos del sistema que aún no hemos explorado. Esperamos que en el futuro, también tenga algunas aplicaciones de biotecnología, como agregar modificaciones químicas en posiciones específicas paraPolímeros de ARN para estudiar la epigenética del ARN o aumentar la función del ARN "
El Dr. Nathan Richardson, Jefe de Medicina Molecular y Celular en el MRC, dijo: "Este es un ejemplo realmente emocionante de investigación de cielos azules que ha revelado ideas importantes sobre cómo los inicios de la vida pueden haber surgido de la 'sopa primordial'hace unos 3.700 millones de años. No solo es una ciencia fascinante, sino que comprender los requisitos mínimos para la replicación de ARN y cómo se pueden manipular estos sistemas podría ofrecer nuevas y emocionantes estrategias para tratar enfermedades humanas ".
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Materiales proporcionados por Consejo de Investigación Médica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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