写于 2018-11-22 07:17:02| 千赢国际娱乐| 千赢国际娱乐
显示RNA链(蓝色)和RNA酶(红色)聚集在葡聚糖液滴中宾夕法尼亚州立大学的科学家们已经证明这种区域化有助于催化化学反应。信用:CA Strulson使用聚合物,宾夕法尼亚州的科学家创造了原始的细胞样结构他们注入了RNA,证明了分子在40亿年前可能存在于地球上的条件下如何发生化学反应。宾夕法尼亚州立大学的研究人员已经开发出一种化学模型,模仿地球上细胞生命形成的可能步骤。四十亿年前使用称为聚合物的大型“大分子”,科学家创造了原始的细胞样结构,它们注入了RNA - 这种遗传编码材料被认为先于地球上DNA的出现 - 并展示了分子如何反应化学在可能存在于地球早期的条件下自然化学杂志wi将该研究作为2012年10月14日的高级在线出版物发表在现代生物学中,除了一些病毒之外,所有生命都使用DNA作为其遗传储存机制根据“RNA世界”假设,RNA首先出现在地球上,作为催化化学反应的遗传储存材料和功能分子,DNA和蛋白质进化得很晚不像DNA,RNA可以采用许多不同的分子构象,因此它在分子水平上具有功能上的互动性。已发表的研究论文,两位化学教授,Christine Keating和Philip Bevilacqua,以及两位研究生Christopher Strulson和Rosalynn Molden探讨了RNA世界假说的一个令人讨厌的谜团“一个缺失的RNA世界难题是区分化,“Bevilacqua说”仅仅有必要的分子组成RNA漂浮在周围;它们需要被划分,它们需要保持在一起而不会扩散。这种包装需要在足够小的空间内发生 - 类似于现代细胞 - 因为化学的一个简单事实是分子需要找到彼此的化学物质发生反应“为了测试早期细胞样结构是如何形成的,并且即使在没有构成现代细胞膜的脂质样分子的情况下也能区分RNA分子,Strulson和Molden生成了简单的非生物模型”细胞“在实验室“我们的团队使用称为聚乙二醇(PEG)和葡聚糖的两种聚合物溶液制备隔室,”Keating解释说“这些溶液形成了不同的富含聚合物的水性隔室,RNA等分子可以在其中局部集中”团队成员发现一旦RNA被装入富含葡聚糖的隔室中,分子就能够物理结合,从而产生化学反应“有趣的是,RNA包装越密集,反应就越快,”Bevilacqua解释说“我们注意到化学反应速率提高了大约70倍。最重要的是,我们发现RNA对于'做一些事情 - - 化学反应 - 它必须被紧密划分成类似细胞的东西我们用水相两相系统(ATPS)进行的实验表明,某些区域化机制可能在早期地球环境中提供催化作用“Keating补充说尽管团队成员并未提出PEG和葡聚糖是早期地球上存在的特定聚合物,但它们为通向分区的合理途径提供了线索 - 相分离“当相对不同类型的聚合物存在于溶液中时发生相分离高浓度而不是混合,样品分离形成两种不同的液体,类似于油和水分离的方式“Keating explaine d“我们使用葡聚糖和PEG制造的水相隔室可以通过增加局部反应物浓度来驱动生化反应因此,一些其他类型的聚合物可能是在早期地球上驱动区室化的分子”,Strulson补充道,“除了RNA世界假说,这些结果可能与现代生物学中非膜区室中的RNA定位和功能有关。“研究小组成员还发现,RNA串越长,ATPS的葡聚糖区域就越密集,而较短的条带往往被排除在外”我们假设这个研究结果可能表明某种类型的原始分选方法,“Bevilacqua说”随着RNA变短,它往往具有较少的酶活性因此,在类似于我们的葡聚糖-PEG模型系统的早期地球系统中,全长的功能性RNA将被分类和浓缩进入一个阶段,而较短的RNA,不仅功能较弱,而且还有可能抑制重要的化学反应,不会被包括在内“科学家们希望通过用其他聚合物测试他们的模型细胞方法来继续他们的研究。 “我们有兴趣研究与早期地球上可能存在的那些更密切相关的聚合物系统中的区域化,以及可能存在于当代生物细胞,其中RNA区室化对于广泛的细胞过程仍然很重要“这项研究由国家科学基金会资助(授予CHE-0750196)资料来源:宾夕法尼亚州立大学图片: