PRS模型-预测复杂疾病风险的机遇与挑战
- boke
- 2022-05-26
- 9:09 下午
DNA和RNA是构成活细胞遗传物质的主要信息载体,这使得核酸成为大多数生命起源理论的核心。特别是“RNA世界假说”认为,在DNA和蛋白质进化形成之前,RNA分子的自我复制既充当信息载体,又充当生化过程的催化剂。然而,这一假设并不能解释为什么、如何以及何时蛋白质取代RNA成为当前细胞中最大、种类最多样的催化剂。2021年7月13日Thomas Carell团队在《Nature》发表了题目为“A prebiotically plausible scenario of an RNA–peptide world”的文章,报道了RNA在早期地球上指导蛋白质出现的可能方式。
RNA世界概念是生命起源理论的最基本支柱之一,推测生命是从RNA分子越来越复杂的自我复制进化而来。RNA是如何进化到下一阶段,也就是蛋白质成为了生命的催化物质,RNA转而主要负责信息储存。这是在“先有鸡还是先有蛋”的进化假说中最神秘的问题之一。Carell说:“RNA世界的想法有很大的优势,它勾画出了一条使复杂的生物分子(如具有优化催化作用和信息编码特性的核酸)可以出现的途径”。RNA本身是一个复杂的大分子,除了编码遗传信息的四个经典碱基A、C、G和U之外,它还包含非经典碱基,其中一些具有非常不寻常的结构。这些非信息编码核苷酸对RNA分子的功能非常重要,它们极有可能是RNA世界的遗留物。Carell团队发现在转运RNA和核糖体RNA中存在非经典RNA碱基,能够直接在RNA上建立肽合成。同时提供了一个氨基酸或肽被装载到RNA分子末端核苷酸(供体链)的非经典碱基上的过程。这一化学反应的发现创造了复杂的多肽修饰RNA嵌合分子,这表明由于核糖体多肽合成的产生,早期存在一个“peptide–RNA world”。Carell说,有可能从来没有一个纯粹的RNA世界,RNA和肽从一开始就在一个共同的分子中共存。
图1 生物多肽合成机制的假说
该研究描述了在早期地球上可能存在一个“peptide–RNA world”:经典和非经典的核苷酸可能在驱动生命的出现中具有正交的化学作用,分别是核酸复制和肽合成的关键。RNA上产生多肽的能力为共价结合RNA和多肽的早期共同演化提供了可能,然后在更高的复杂水平上分离,创造了二元核酸蛋白世界。肽和核酸之间可能的协同作用的发现对我们理解生命起源相关轨迹起到至关重要的作用。
原文链接:
https://www.nature.com/articles/d41586-022-01256-3
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04676-3