Найдена недостающая цепь эволюции ранних форм жизни

Кристаллическая структура молекулы, извлеченной из примитивного плесневого грибка, послужила ученым своеобразной «машиной времени», приоткрывшей завесу тайны над эволюцией биологических молекул и ранних форм жизни.

Изучение трехмерной структуры белка плесневого грибка, связанного с молекулой РНК, позволило исследователям из Университетов Пэрдю и Техаса визуализировать то, как жизнь «Мира РНК» прогрессировала на базе ранних самовоспроизводящихся молекул, ответственных и за ряд биохимических реакций, протеканию одной из которых способствуют и молекулы белка.

Алан Лэмбовиц (Alan Lambowitz), один из руководителей проекта, считает, что исследователи обнаружили недостающий кусочек мозаики, иллюстрировавшей этапы распределения биологических функций между молекулами нуклеиновых кислот и белков.
Кристаллическая структура молекулы РНК, связанной с белком, позволяет исследователям изучать этапы биохимической эволюции. (Рисунок из Nature 2008, 451, 94)

Считается, что РНК или подобные ей молекулы были первыми молекулами жизни, отвечая как за хранение генетического кода, его передачу из поколения в поколение, так и за выполнение других обменных процессов (ныне эта функция перешла к белкам) в клетках.

В какой-то момент РНК эволюционировала и стала способна производить белки. В этой точке бифуркации ряд ролей, ранее присущих РНК (катализаторы или строительные элементы клеток) отошли к белкам.

Для того чтобы лучше осознать особенности эволюции молекулы РНК исследователи должны были иметь возможность видеть белок примитивного плесневого грибка «в работе». С этой целью были получены кристаллы молекул РНК, связанных с белком.

Анализ кристаллической структуры препарата позволил увидеть две важные детали. Во-первых, для выполнения каждой из двух различных биологических функций белок использует два различных домена своей третичной структуры. Во-вторых, возможно, что белок выполняет ту же функцию, что и молекула РНК в организмах эпохи «Мира РНК».

Барбара Голден (Barbara Golden), выполнявшая рентгеноструктурные исследования образцов, отмечает, что расшифрованная кристаллическая структура раскрывает то, как в ходе эволюции молекулы белка сначала помогали РНК в выполнении их биологических функций, после чего полностью их «узурпировали».

Источник: Nature 2008, 451, 94 (doi:10.1038/nature06413)