نخستین مرحله سنتز پروتئین در آزمایشگاه بازسازی شد!

به گزارش مجله خبری نگار/برنا،پژوهشگران دانشگاه کالج لندن (UCL) موفق شدند نشان دهند که اسید‌های آمینه می‌توانند در شرایطی شبیه به زمین اولیه به‌طور خودبه‌خودی به RNA متصل شوند.

به گزارش sciencedaily، این دستاورد که با بهره‌گیری از ترکیبات تیواستر به دست آمده، سرنخی مهم درباره منشأ سنتز پروتئین‌ها و چگونگی پیدایش نخستین پپتید‌ها در حیات اولیه فراهم کرده است.

اسید‌های آمینه به‌عنوان واحد‌های سازنده پروتئین‌ها شناخته می‌شوند؛ پروتئین‌هایی که ماشین‌های کاری حیات محسوب می‌شوند و تقریباً در همه فرآیند‌های زیستی نقش دارند. با این حال پروتئین‌ها قادر به تکثیر و تولید خود نیستند و نیازمند دستورالعمل‌های RNA هستند؛ مولکولی شیمیایی که خویشاوند نزدیک DNA به شمار می‌آید.

در مطالعه‌ای که نتایج آن در نشریه Nature منتشر شده، تیمی به سرپرستی متیو پاونر در دانشکده شیمی UCL توانست با استفاده از یک روش شیمیایی ساده در آب و در شرایط pH خنثی، اسید‌های آمینه را به RNA متصل کند؛ فرآیندی که از دهه ۱۹۷۰ میلادی تاکنون تلاش‌های بسیاری برای دستیابی به آن بی‌نتیجه مانده بود.

پاونر در این باره گفت: حیات برای بقا به سنتز پروتئین‌ها وابسته است، زیرا پروتئین‌ها اصلی‌ترین مولکول‌های عملکردی هستند. درک منشأ سنتز پروتئین کلید فهم منشأ زندگی است. مطالعه ما گام مهمی در این مسیر محسوب می‌شود و نشان می‌دهد چگونه RNA ممکن است برای نخستین‌بار کنترل سنتز پروتئین را به دست آورده باشد.

بیشتر بخوانید

کشف پروتئینی که پیری مغز را معکوس می‌کند

نابودی تومور بدون نیاز به سیستم ایمنی

کلید گمشده برای رایانه‌های کوانتومی کشف شد!

پیوند دو نظریه بزرگ درباره منشأ حیات

تاکنون تلاش‌های پیشین برای اتصال اسید‌های آمینه به RNA اغلب به دلیل استفاده از ترکیبات بسیار واکنش‌پذیر شکست خورده بود؛ زیرا این ترکیبات در آب ناپایدار بودند و باعث می‌شد اسید‌های آمینه به‌جای اتصال به RNA با یکدیگر واکنش دهند. اما در پژوهش جدید دانشمندان با الهام از فرایند‌های زیستی، اسید‌های آمینه را با استفاده از ترکیب‌های تیواستر به شکل فعال‌شده درآوردند.

تیواستر‌ها ترکیبات پرانرژی شناخته‌شده‌ای هستند که در بسیاری از واکنش‌های زیست‌مولکولی نقش دارند و مدت‌هاست در قالب نظریه دنیای تیواستر به‌عنوان منبع انرژی آغازین حیات مطرح شده‌اند. اتصال موفق اسید‌های آمینه به RNA با کمک این ترکیبات، اکنون پلی میان دو نظریه مهم دنیای RNA و دنیای تیواستر برقرار می‌کند.

نقش پپتید‌های نخستین

نتایج نشان داد که اسید‌های آمینه فعال‌شده پس از اتصال به RNA قادر بودند با دیگر اسید‌های آمینه واکنش دهند و زنجیره‌های کوتاهی موسوم به پپتید‌ها را بسازند. پپتید‌ها از اجزای حیاتی زندگی هستند و از چند اسیدآمینه تشکیل می‌شوند، در حالی که پروتئین‌ها ساختار‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تری دارند.

جیوُتی سینگ، نویسنده اصلی این مطالعه گفت: تصور کنید روزی شیمیدان‌ها بتوانند از مولکول‌های ساده‌ای متشکل از کربن، نیتروژن، هیدروژن، اکسیژن و گوگرد ساختار‌هایی بسازند که قادر به خودتکراری باشند. این گامی بزرگ در پاسخ به پرسش منشأ زندگی خواهد بود. پژوهش ما نشان داد دو جزء شیمیایی بنیادین اسید‌های آمینه فعال‌شده و RNA می‌توانند با هم پپتید‌های اولیه را شکل دهند.

به گفته پژوهشگران گام بعدی این است که دریابند چگونه توالی‌های RNA می‌توانند به شکل انتخابی با اسید‌های آمینه خاص پیوند بخورند تا به این ترتیب کدگذاری ژنتیکی و دستورالعمل‌های سنتز پروتئین شکل گیرد.

این تیم تحقیقاتی تأکید می‌کند که واکنش‌های شیمیایی مورد آزمایش به‌طور بالقوه می‌توانسته‌اند در برکه‌ها یا آبگیر‌های سطحی زمین اولیه رخ دهند، هرچند که وقوع آنها در اقیانوس‌ها کمتر محتمل بوده، زیرا غلظت ترکیبات مورد نیاز در آنجا به شدت رقیق می‌شده است.

این کشف با استفاده از ابزارهایی، چون طیف‌سنجی جرمی و روش‌های تصویربرداری رزونانس مغناطیسی شناسایی شد. تأمین مالی این پروژه توسط شورای تحقیقات مهندسی و علوم فیزیک بریتانیا (EPSRC)، بنیاد سایمونز و انجمن سلطنتی (Royal Society) انجام گرفته است.