RNA自己複製の再現に成功:生命の起源に迫る(Chemists recreate how RNA might have reproduced for first time)

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2025-05-27 ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン(UCL)

ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン(UCL)と英国MRC分子生物学研究所の研究チームは、RNAが初期の地球環境で自己複製する可能性を示す実験に成功し、2025年5月27日に『Nature Chemistry』で発表しました。この研究では、RNAの三つ組(トリプレット)ビルディングブロックを用い、水中で酸と熱を加えてRNA二重鎖を解離させた後、中和して凍結。氷の結晶間の液体部分で、トリプレットがRNA鎖をコーティングし再結合を防ぐことで、複製が可能となりました。この凍結と解凍のサイクルを繰り返すことで、RNAが繰り返し複製され、生物学的機能を持つ長さのRNA鎖が生成されました。この手法は、初期の地球に存在したと考えられる淡水の温泉や湖沼などの環境条件を模倣しており、生命の起源に関する新たな知見を提供します。

<関連情報>

pH-凍結-融解サイクル下におけるトリヌクレオチド基質がポリメラーゼ・リボザイムによるオープンエンド指数関数的RNA複製を可能にする Trinucleotide substrates under pH–freeze–thaw cycles enable open-ended exponential RNA replication by a polymerase ribozyme

James Attwater,Teresa L. Augustin,Joseph F. Curran,Samantha L. Y. Kwok,Luis Ohlendorf,Edoardo Gianni & Philipp Holliger
Nature Chemistry  Published:28 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41557-025-01830-y

RNA自己複製の再現に成功:生命の起源に迫る(Chemists recreate how RNA might have reproduced for first time)

Abstract

RNA replication is considered a key process in the origins of life. However, both enzymatic and non-enzymatic RNA replication cycles are impeded by the ‘strand separation problem’, a form of product inhibition arising from the extraordinary stability of RNA duplexes and their rapid reannealing kinetics. Here we show that RNA trinucleotide triphosphates can overcome this problem by binding to and kinetically trapping dissociated RNA strands in a single-stranded form, while simultaneously serving as substrates for replication by an RNA polymerase ribozyme. When combined with coupled pH and freeze–thaw cycles, this enabled exponential replication of both (+) and (-) strands of double-stranded RNAs, including a fragment of the ribozyme itself. Subjecting random RNA sequence pools to open-ended replication yielded either defined replicating RNA sequences or the gradual emergence of diverse sequence pools. The latter derived from partial ribozyme self-replication alongside generation of new RNA sequences, and their composition drifted towards hypothesized primordial codons. These results unlock broader opportunities to model primordial RNA replication.

細胞遺伝子工学
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