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Prolonge non-enzymatique d'amorce d'ARN

L'hypothèse du monde d'ARN déclare qu'avant l'évolution de la synthèse des protéines, le monde s'est composé de l'ARN. Là élève la preuve de supporter cette hypothèse, mais la question demeure ; « Allait comment l'ARN capable être reproduit sans enzymes ? ». La réponse peut être répondue par prolonge non-enzymatique d'amorce.

Polymérase ARNJuan Gaertner | Shutterstock

Le procédé commence par une « amorce », un éclat court de l'ARN (ou de l'ADN) ce des correspondances une boucle d'ARN (ou ADN). Afin d'effectuer une boucle neuve à partir de la boucle existante, l'amorce doit être étendue. Pour réaliser ceci, les synthons de monomère d'ARN, ou les ribonucléotides, doivent être activés pour devenir des electrophiles. Ces monomères suivent la base de Watson-Torticolis appareillant pour former une boucle neuve d'ARN.

Comment préparez-vous l'ARN sans enzyme ?

Dans la synthèse enzymatique d'ARN, des groupes de pyrophosphate sont relâchés des nucléotides une fois qu'ils joignent l'amorce. Pour la synthèse chimique, des imidazols peuvent être employés ici, et ceci a également l'action d'activer le ribonucléotide.

Cependant, il a été difficile de synthétiser avec succès une boucle neuve d'ARN de cette façon, et cela peut prendre un bon moment ; en utilisant le methylimidazole 2, la réaction peut prendre des jours même si la concentration des monomères utilisés est près de la limite où elle commence à devenir insoluble (c.-à-d. très élevé). D'autres composés qui peuvent être employés comprennent des benzotriazoles et le carbodiimide, utilisant le N-alkyl-imidazol comme catalyseur.

Au commencement, on l'a pensé qu'afin d'étendre une amorce d'ARN sans enzyme une réactionN nucléophile du remplacement S2 peut avoir lieu ; le 3' extrémité de l'amorce est nucléophile, que « attaque » le 5' activé le groupe de phosphore trouvé sur le ribonucléotide lié à côté de l'amorce. Ce ribonucléotide serait complémentaire à la boucle de matrice, c.-à-d. si la boucle de matrice a A, alors le ribonucléotide d'U gripperait, et ainsi de suite.

La recherche neuve par le laboratoire de J.W.S a prouvé qu'il est susceptible pour y a un cliché intermédiaire en covalence lié formé pendant cette réaction, se composant d'une passerelle d'imidazolium entre deux ribonucléotides. Ces ribonucléotides attachés mèneraient à un meilleur grippement à l'ARN de matrice, car il y a maintenant deux nucléotides qui doivent s'assortir à la matrice. Néanmoins, elle est peu claire si cette approche de dinucléotide favorise réellement l'amorçage de la crise nucléophile requise pour étendre l'amorce d'ARN.

Une étude structurelle utilisant des analogues peut-elle aider à résoudre ceci ?

Pour voir comment un dinucléotide avec une passerelle d'imidazolium pourrait faciliter la prolonge non-enzymatique d'amorce d'ARN, Zhang a et autres cristallisé une boucle d'ARN avec une amorce, avec une molécule assimilée à un dinucléotide imidazolium-jeté un pont sur : dinucléotide triphosphate-jeté un pont sur de guanosine (GpppG).

Cette structure a prouvé que GpppG a formé deux pairings de base de Watson-Torticolis, et que le 3' extrémité de l'amorce était susceptible « d'attaquer » le 5' extrémité du nucléotide adjacent de G. Par conséquent, ceci prouve que les dinucléotides imidazolium-jetés un pont sur réagiraient de la même manière, et soit bien positionné pour une criseN S2 nucléophile.

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Last Updated: Apr 1, 2019

Dr. Maho Yokoyama

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Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama is a researcher and science writer. She was awarded her Ph.D. from the University of Bath, UK, following a thesis in the field of Microbiology, where she applied functional genomics to Staphylococcus aureus . During her doctoral studies, Maho collaborated with other academics on several papers and even published some of her own work in peer-reviewed scientific journals. She also presented her work at academic conferences around the world.

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