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Extensión No-Enzimática de la pintura de fondo del ARN

La hipótesis del mundo del ARN declara que antes de la evolución de la síntesis de la proteína, el mundo fue compuesto del ARN. Está creciendo prueba para soportar esta hipótesis, pero sigue habiendo la pregunta; “Cómo estaba el ARN capaz de ser replegado sin las enzimas?”. La respuesta se puede contestar por la extensión no-enzimática de la pintura de fondo.

Polimerasa de ARNJuan Gaertner | Shutterstock

El proceso comienza con una “pintura de fondo”, un fragmento corto del ARN (o de la DNA) ese los fósforos un cabo del ARN (o DNA). Para hacer un nuevo cabo del cabo existente, la pintura de fondo necesita ser ampliada. Para lograr esto, los bloques huecos del monómero del ARN, o los ribonucleótidos, necesitan ser activados para convertirse en electrophiles. Estos monómeros siguen la base de la Watson-Tortícolis que empareja para formar un nuevo cabo del ARN.

¿Cómo usted hace el ARN sin una enzima?

En síntesis enzimática del ARN, los grupos del pirofosfato se liberan de los nucleótidos una vez que ensamblan la pintura de fondo. Para la síntesis química, los imidazoles se pueden utilizar aquí, y éste también tiene la acción de activar el ribonucleótido.

Sin embargo, ha sido difícil sintetizar con éxito un nuevo cabo del ARN de esta manera, y puede tardar un tiempo largo; al usar el methylimidazole 2, la reacción puede tardar días incluso si la concentración de monómeros usados es cerca del límite donde comienza a llegar a ser insoluble (es decir muy arriba). Otras composiciones que pueden ser utilizadas incluyen los benzotriazoles y carbodiimide, usando el N-alquilo-imidazol como catalizador.

Inicialmente, fue pensado que para ampliar una pintura de fondo del ARN sin una enzima una reacciónN nucleofílica de la substitución S2 puede ocurrir; el 3' extremo de la pintura de fondo es nucleofílico, que “ataca” el 5' activado el grupo del fósforo encontrado en el ribonucleótido limitado adyacente a la pintura de fondo. Este ribonucleótido sería complementario al cabo del patrón, es decir si el cabo del patrón tiene una A, después el ribonucleótido de U ataría, y así sucesivamente.

La nueva investigación por el laboratorio de J.W.S mostró que hay probable ser un intermedio covalente limitado formado durante esta reacción, consistiendo en un puente del imidazolium entre dos ribonucleótidos. Estos ribonucleótidos encuadernados llevarían a un mejor atascamiento al ARN del patrón, pues ahora hay dos nucleótidos que necesitan igualar al patrón. Sin embargo, es no entendible si esta aproximación del dinucleótido favorece real el lanzamiento del ataque nucleofílico necesario para ampliar la pintura de fondo del ARN.

¿Puede un estudio estructural usando análogos ayudar a resolver esto?

Para ver cómo un dinucleótido con un puente del imidazolium pudo ayudar a la extensión no-enzimática de la pintura de fondo del ARN, Zhang y otros cristalizó un cabo del ARN con una pintura de fondo, junto con una molécula similar a un dinucleótido imidazolium-puenteado: dinucleótido trifosfato-puenteado de la guanosina (GpppG).

Esta estructura mostró que GpppG formó dos pairings bajos de la Watson-Tortícolis, y que el 3' extremo de la pintura de fondo era probable “atacar” el 5' extremo del nucleótido adyacente de G. Por lo tanto, esto muestra que los dinucleótidos imidazolium-puenteados reaccionarían de la misma manera, y se coloque bien para un ataqueN nucleofílico S2.

Fuentes

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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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