Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
РИА Наука

Биологи раскрыли главный секрет существования ДНК

© Фото : Tom Ellenberger, Washington University School of Medicine in St. LouisТак художник представил себе процесс починки одиночных разрывов в спирали ДНК
Так художник представил себе процесс починки одиночных разрывов в спирали ДНК
Ученые из США нашли возможную причину того, почему генетический код жизни сегодня основывается на ДНК, а не на РНК, бывшей основой жизни в добелковую эпоху, во время так называемого "мира РНК".

МОСКВА, 2 авг – РИА Новости. Ученые из США нашли возможную причину того, почему генетический код жизни сегодня основывается на ДНК, а не на РНК, бывшей основой жизни в добелковую эпоху, во время так называемого "мира РНК", говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Structural and Molecular Biology.

"ДНК может принимать особую форму, образуя так называемые пары Хугстина, которые помогают молекуле сопротивляться повреждениям и оставаться целой. С другой стороны, появление подобных структурных модификаций в молекуле РНК приводит к разрушению ее двойной спирали", — заявила Хойцин Чжоу (Huiqing Zhou) из университета Дьюка в Дареме (США).

Чжоу и ее коллеги раскрыли тайну появления ДНК, изучая формирование так называемых Хугстиновских пар – альтернативного метода связывания генетических "букв"-нуклеотидов друг с другом, характерного для примерно 1% элементов в двойной спирали ДНК.

Как объясняют ученые, двойная спираль ДНК существует благодаря тому, что ее "половинки" скреплены друг с другом при помощи так называемых водородных связей – сил межатомного притяжения, возникающих между частично положительно заряженными и отрицательно заряженными атомами, к примеру, между кислородом и водородом, азотом и кислородом. Яркий пример этого – то, как соединены между собой молекулы воды.

Как правило, в молекуле ДНК подобные связи налажены между двумя главными частями ее "букв" – так называемыми азотистыми основаниями. Для "букв" А и Т число этих связей равно двум, а для букв Ц и Г – трем.

Лаборатория, архивное фото
Биохимики собрали примитивные протоклетки из полимеров и РНКАмериканские биохимики смогли повторить процесс появления первых "протоклеток" на заре развития жизни на Земле, поместив несколько коротких последовательностей РНК в полимерную оболочку, огораживающую живой организм от внешней среды, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Chemistry.

Некоторое время ученые считали, что "кирпичики" ДНК могут связываться друг с другом только таким образом, однако уже через 10 лет американский биолог Карст Хугстин обнаружил, что возможна и альтернативная конфигурация водородных связей, при появлении которой молекула азотистого основания буквальным образом переворачивается, меняя то, какие атомы вступают в водородные связи.

Для пар "А-Т" это почти не сказывается на их структуре, однако пары "Ц-Г" в результате этого теряют одну из трех связей и становятся нестабильными. Это искажает спиральную структуру ДНК и делает возможным формирование различных необычных структур, часть из которых исползуется в работе организма.

Чжоу и ее коллеги показали, что подобные Хугстиновские пары, постоянно появляющиеся и исчезающие в двойной спирали ДНК, защищают ее от повреждений, позволяя молекуле генетического кода сохранять гибкость при ее чтении белками или при появлении разрывов.

Так художник представил себе горячий источник, где 3,6-3,7 миллиарда лет назад могла появиться РНК-белковая жизнь
Ученые: жизнь на Земле появилась благодаря "союзу" РНК и белковПервые живые клетки на Земле содержали в себе не только РНК, но и белки, которые могли существовать в горячей воде первичного океана планеты и без которых сборка этих сложных молекул была бы невозможной.

Открыв этот феномен, авторы статьи решили проверить, обладает ли таким свойством РНК. К их удивлению, первые же опыты показали, что появление пар Хугстина в РНК очень быстро приводило к дестабилизации молекулы и разрушению двойной спирали.

Почему это происходит? Как считают ученые, это связано с тем, что двойная спираль РНК "закручена" более туго, чем молекула ДНК, что мешает переворачиванию нуклеотидов во время образования Хугстиновских пар и приводит к поломке молекулы. Подобное поведение, по мнению биологов, говорит о том, что молекулы РНК крайне уязвимы к появлению мелких повреждений, что может объяснять то, почему эволюция в конечном итоге заменила их на пару "белки-ДНК", оставив РНК роль "служанки" и тех и других "молекул жизни".

Рекомендуем
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала