Świat RNA

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Świat RNAhipotetyczna faza rozwoju życia, w której RNA było zarówno nośnikiem genów, jak i pełniło rolę enzymów.

Problem[edytuj | edytuj kod]

We współczesnych komórkach nośnikiem informacji genetycznej jest DNA, a rolę enzymów pełnią białka. Jednak białka nie potrafią się same powielać, a duplikacja DNA nie zachodzi nigdy samoistnie, a wymaga wielu enzymów: DNA potrzebuje białka, a białka potrzebują DNA. W związku z tym problemem trudno było zbudować jakikolwiek wiarygodny model pochodzenia życia.

RNA zamiast DNA[edytuj | edytuj kod]

Jednak to nie DNA jest matrycą, na bazie której powstają białka. DNA jest najpierw kopiowane na RNA, a następnie RNA służy jako matryca syntezy białek. Ponieważ RNA można podobnie jak DNA kopiować, łatwo wyobrazić sobie organizm, w którym materiał genetyczny jest przechowywany pod postacią RNA, a DNA w ogóle nie występuje. Takie twory rzeczywiście istnieją – są nimi retrowirusy, takie jak wirus HIV.

Z używaniem RNA jako nośnika genów wiąże się poważny problem – chociaż kopiowanie RNA jest możliwe, w procesie tym pojawia się o wiele więcej błędów, niż w kopiowaniu DNA. To stanowi jednak doskonały argument za wtórnością DNA – życie pierwotnie miało posiadać geny w postaci RNA, a później dopiero "wynalazło" DNA jako skuteczniejszy środek przechowywania informacji genetycznej.

RNA zamiast białka[edytuj | edytuj kod]

We współczesnej komórce występuje zarówno kodujące RNA (takie, które posłuży jako matryca syntezy białek) oraz różne typy niekodującego RNA. Jednym z typów RNA jest tRNA, uczestniczące jako antymatryca w syntezie białek – pasująca cząsteczka tRNA powiązana z odpowiednim aminokwasem przyłącza się w rybosomie do aktualnie przetwarzanego fragmentu matrycy (mRNA), po czym aminokwas ten jest dołączany do syntezowanego białka, a tRNA zostaje uwolnione.

Jednak komórka posiada wiele innych typów niekodującego RNA – RNA podobnie jak białka, a w przeciwieństwie do DNA, potrafi katalizować reakcje chemiczne. Niektóre cząsteczki RNA służą w komórce za enzymy. Do enzymów RNA, czyli tzw. rybozymów (we współczesnej komórce są to zwykle kompleksy RNA i białka, nie samego RNA, ale centrum aktywne znajduje się w cząsteczce RNA i w niektórych przypadkach wykazuje ona słabsze działanie katalityczne również bez białka), należy wiele z najważniejszych i ewolucyjnie najstarszych enzymów komórki, odpowiedzialnych za takie funkcje jak synteza białek (rybosomowe RNA) oraz różne funkcje związane z kopiowaniem i naprawą DNA. Rybozymy niekodujące uczestniczą też w kontroli ekspresji genów i pełnią kilka innych funkcji (zobacz też: ryboprzełącznik).

Chociaż we współczesnej komórce dominują enzymy białkowe, można sobie wyobrazić, że na początku życia RNA pełniło również rolę katalityczną, a białka powstały dopiero później. Do najważniejszych argumentów za tą kolejnością należy ten, że enzymy uczestniczące w syntezie białek są zbudowane z RNA.

Hipoteza istnienia jednego rodzaju cząsteczki zdolnej zarówno do katalizy jak i samopowielania się jest bardzo atrakcyjna. Można pójść też dalej i spekulować, że cząsteczki RNA mogły stanowić pierwotne przedkomórkowe życie.

W 2001 zsyntetyzowano pierwsze cząsteczki RNA o aktywności polimerazy, dzięki czemu hipoteza świata RNA zyskała silny argument. Jedna z nich, o długości 165 nukleotydów powielała matrycę o długości 14 nukleotydów z dokładnością 98,5%[1].

Sceptycyzm[edytuj | edytuj kod]

O ile, co do wtórności DNA panuje konsens, z koncepcją świata RNA wiąże się wiele problemów.

RNA, choć może być katalizatorem, jest katalizatorem raczej słabym (w porównaniu do białek). Wierność przekazywania informacji genetycznej w porównaniu do DNA jest mniejsza. Cząsteczki RNA są dość niestabilne i stosunkowo łatwo ulegają hydrolizie.

Przypisy

  1. Johnston WK., Unrau PJ., Lawrence MS., Glasner ME., Bartel DP. RNA-catalyzed RNA polymerization: accurate and general RNA-templated primer extension.. „Science”. 292. 5520, s. 1319-25, 2001. doi:10.1126/science.1060786. PMID 11358999.