Найдены особенности в структуре РНК-комплекса

Изображение: ktsdesign / Фотодом / Shutterstock

Американские ученые провели кристаллографические структурные исследования комплекса образования РНК для изучения механизма воспроизводимости РНК в организме.

Главная функция рибонуклеиновой кислоты (РНК) — кодирование генетической информации и передача ее при синтезе белка. Сначала содержащая информацию ДНК дублируется, затем с нее синтезируется цепь РНК, а с нее — белок при участии рибосом. Гипотеза РНК-мира, предложенная Карлом Везе, развитая Лесли Оргелом и сформулированная Уолтером Гилбертом, заключается в том, что изначально вся генетическая информация хранилась в РНК, а затем начали образовываться ДНК — РНК комплексы.

В теории мира РНК важно первоначальное неферментативное (то есть без воздействия каких-либо катализаторов) дублирование цепи РНК, с которых и начинается процесс белкового синтеза. Обычный синтез происходит под действием белков-ферментов, в то время как для первичного ферментов еще не образовалось, и синтез происходит неферментативно.

При копировании РНК без участия ферментов химически активные последовательности нуклеотидов (нуклеотиды — алфавит для кодирования генома) связываются с участками на комплексе из новой цепочки РНК и праймера — участка активации на старой цепи.

Для изучения механизмов пути реакции создают кристаллические структуры описанного комплекса. Ученые провели кристаллографические исследования комплекса связывания «РНК — праймер» и воспользовались методом рентгеноструктурного анализа высокого разрешения для определения пространственной структуры.

Вдобавок к каноническим комплиментарным парам оснований (аденин — тимин (урацил) с двумя водородными связями, гуанин — цитозин с тремя водородными связями) были неоднократно встречены неканонические пары гуанина и цитидина, соединенные только двумя химическими связями. Из-за этого сильно изменялось расположение атомов, и их новое расположение позволило пойти реакции без участия ферментов. Эти нестандартно соединенные пары и являются той причиной, благодаря которой взаимодействующие участки оказываются в реакционной близости.

Описанный эксперимент — объяснение на языке структур механизмы копирования РНК без участия катализаторов. Понимание таких молекулярных механизмов — основа для изучения многих биологических процессов.

Работа опубликована в журнале ACS Central Science.

Ранее ученые выяснили, как ошибки копирования ДНК приводят к мутациям в генах.