生命的起源可能始于类似dna的XNAs


一些科学家认为XNA进化到RNA,然后进化为DNA,形成了非常生命的开始。信用Keiji Murayama.

名古屋大学日本的科学家展示了DNA样子如何将作为生命的起源的前兆。

这项发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的研究结果,不仅揭示了生命可能是如何开始的,而且对人工生命和生物技术应用的发展也有启示。

“RNA世界被广泛认为是生命起源的阶段,”名古屋大学生物分子工程师Keiji Murayama说。“在这个阶段之前,前RNA世界可能是基于称为己核酸(XNA)的分子。然而,与RNA不同,XNA复制可能不需要酶。我们能够合成XNA没有酶,强烈支持XNA世界可能存在于RNA世界之前的假设。“

XNA由链接核苷酸链形成,类似于DNA和RNA,但用不同的糖骨架。XNA可以非常稳定地携带遗传代码,因为人体不能破坏它们。一些研究人员据报道,含有特定序列的XNA可以作为酶并与蛋白质结合。这使得XNA在合成遗传学领域中令人兴奋,具有潜在的生物技术和分子药物应用。

MurayaMa,Hiroyuki Asanuma和同事想知道是否有可能存在于早期地球上的条件可能导致XNA链形成。它们合成无环(非圆形)L-苏氨醇核酸(L-ATNA)的片段,认为在RNA的存在之前认为存在的分子。它们还具有较长的L-ATNA,其具有核碱基序列,其补充了片段的序列,类似于DNA链如何匹配。

当把短的L-aTNA片段放在可控温度下的试管中,短的L-aTNA片段在较长的L-aTNA模板上相互连接。关键的是,这是在一种叫做n -氰基咪唑的化合物和一种金属离子,比如锰的存在下发生的,这两种物质都可能存在于早期的地球上。在没有酶的帮助下,当一个磷酸基末端的一个磷酸基与另一个磷酸基末端的一个羟基发生化学连接时,这些片段就会相互连接。

“据我们所知,这是来自随机片段池的模板驱动,无环XNA的无循环酶的第一次演示,产生磷酸二酯键,”Murayama说。

该团队还证明了L-ATNA片段可以对DNA和RNA模板进行互连。这表明遗传密码可以从DNA和RNA转移到L-ATA上,反之亦然。

“我们的战略是一种有吸引力的系统,用于试验人工生命的建设和由无循环XNA组成的高职能生物工具的发展,”Murayama说。“数据还表明L-ATNA可以是RNA前体。”

该团队计划继续调查,以澄清L-ATNA是否可以在早期地球的“生命前的”条件下合成,并审查其开发先进生物工具的潜力。

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本文“非酶聚合酶样模板为导向合成的无键式L-苏氨酸核酸”,于2021年2月5日在Doi的Journal Nature Communications在线公布:10.1038S41467-021-21128-0。

作者:

Keiji Murayama,Hikari Okita,Takumi Kuriki和Hiroyuki Asanuma

天体学

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