生命の起源における自然リサイクル(Natural recycling at the origin of life)

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2024-03-20 ミュンヘン大学(LMU)

初期の地球で複雑な生命が発達する過程において、リボ核酸(RNA)が重要な役割を果たしていた。研究により、RNAは水を放出する能力を持ち、水の循環によって自己複製が可能であることが示された。これにより、初期のRNA進化では複雑なリボ酵素配列は必要なく、単純な代謝プロセスによってRNA配列が再利用されていたことが示唆された。このプロセスは、現在でも存在するようなアルカリ性の淡水環境で生じ得たと考えられている。

<関連情報>

2′,3′-環状リン酸ライゲーションによる高忠実度RNAコピー High-Fidelity RNA Copying via 2′,3′-Cyclic Phosphate Ligation

Adriana Calaça Serrão, Sreekar Wunnava, Avinash V. Dass, Lennard Ufer, Philipp Schwintek, Christof B. Mast, and Dieter Braun
Journal of the American Chemical Society  Published:March 19, 2024
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.3c10813

Abstract

生命の起源における自然リサイクル(Natural recycling at the origin of life)

Templated ligation offers an efficient approach to replicate long strands in an RNA world. The 2′,3′-cyclic phosphate (>P) is a prebiotically available activation that also forms during RNA hydrolysis. Using gel electrophoresis and high-performance liquid chromatography, we found that the templated ligation of RNA with >P proceeds in simple low-salt aqueous solutions with 1 mM MgCl2 under alkaline pH ranging from 9 to 11 and temperatures from -20 to 25 °C. No additional catalysts were required. In contrast to previous reports, we found an increase in the number of canonical linkages to 50%. The reaction proceeds in a sequence-specific manner, with an experimentally determined ligation fidelity of 82% at the 3′ end and 91% at the 5′ end of the ligation site. With splinted oligomers, five ligations created a 96-mer strand, demonstrating a pathway for the ribozyme assembly. Due to the low salt requirements, the ligation conditions will be compatible with strand separation. Templated ligation mediated by 2′,3′-cyclic phosphate in alkaline conditions therefore offers a performant replication and elongation reaction for RNA on early Earth.

細胞遺伝子工学
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