RNR pasaulio hipotezė

Ingrida OlendraitėMolekulinė biologija, IV k.

Vilniaus universitetas

2014 lapkričio 4d.

Evoliucijos teorija Molekulinė biologija

RNR pasaulio hipotezė

Saulės sistemai – 4,6mlrd. metų

RNR pasaulis – ~3,8mlrd. metų

Paprastos ląstelės – 3,6mlrd. metų

Istorinė perspektyva

• Walter Gilbert (1986m)• M. Eigen (1971m); L. Orgel and F. Crick (1973m)

• Ribozimų atradimas (Kruger et al., 1982m)• Nobelio prizas medicinoje: T.Cech ir S. Altman (1989)

Višta

Kiaušinis

Genetinės informacija

Fermentinis aktyvumas

RNR prieš DNR

• DNR: stabili – ilga molekulė.• DNR: lengviau taisoma (reparacija)• Sintezė (HCHO, ribozė, deoksiribozė)• Dviguba spiralė • Timinas vietoj Uracilo

RNR tinkamumas

• Katalitinė ir informacijos perdavimo savybės• Trumpų oligonukleotidų susiformvimas

Oligonukleotidų formavimasis

• Spontaninis procesas

• Primityvios sąlygos Imp (Lohrmann ir Orgel, 1973m)

• Imp + poli(nt) matrica oligonukleotidai (Inoue ir Orgel, 1982; 1983)

• Oligonukleotidai jau gali įgyti antrines, ilgesni – tretines struktūras.

RNR formavimas(is)

• ME (Sawai, 1976) ir CL reakcijos (Ferris ir Ertem, 1992)• >10nt oligonukleotidai• Imp pertekliuje – CL reakcijasuformuoja 50nt (Ferris et al., 1996)

• TD reakcija 40nt RNR matrica(Inoue ir Orgel, 1982; Joyce et al., 1987)

RNR formavimas(is)

TD reakcija – (template-directed formation of RNA)primityvus RNR polimerazės modelis

• PolyC matrica PolyG (TD ir CL+ Al reakcijos)

• CY reakcija – oligonukleotidų ciklizacija

Biopolimerų formavimas(is)

Sintezei svarbu jog būtum teisingame tirpiklyje, teisingoje planetoje ir pakankami netoli nuo vietinės žvaigždės. Monomerai

patys turi naudingas savybes, ypatingai purinai ir pirimidinai naudojantys Watsono-Cricko

bazių poravimosi principą.

Aplinkos įtaka

• Aukštos temperatūros įtaka– Vandeniliniai ryšiai; Hidrofobinės sąveikos

• Sintezė palengvinama: baltymais, Me, moliu

• Oligonukleotidai formuojasi lengviau nei oligopeptidai

• 0,1-1% baltymų sintezės išeiga (Imai et al., 1999)

RNR pasaulio molekulinės fosilijos

• Prie-iRNR splaisingo kompleksas• tRNR, aminoacil-tRNR sintetazės• Transliacijos komplekso atsiradimas –

Ribosoma

• Peptidinio ryšio katalizė

Nobelprize.org

• Nobelio premija: T. A.Steitz (2009)

Išvados

• RNR molekulės yra labiau tinkamos nei baltymų savarankiškam vystymuisi

• RNR yra gebanti save replikuotis ir mutuoti, pernešti genetinę informaciją, vykdyti metabolizmą, atlikti fermentines funkcijas biomolekulė.

• RNR yra potenciali pirmoji savita gyvybės forma• RNR evoliucija ir atranka yra stebima in vitro• RNR yra tinkamiausia molekulė tuometinėms

Žemėje egzistavusioms sąlygoms

Literatūros šaltiniai

• Gilbert W, Origin of life: The RNA world. Nature, vol.319, 20th February 1986• Muriel Gargaud, Herve Martin, Lopez-Garcia P, Montmerle T, Pascal R, Gargaud M, Martin H, Lopezarcia P.,

Young Sun, Early Earth and the Origins of Life. Lessons for Astrobiology. Springer, 2012• Seckbach J. (editor), Genesis – In the beginning. Precursors of Life, Chemical Models and Early

Biological evolution. Vol.22, Springer, 2012– Kawamura K, Reality of the emergence of life-like systems from simple prebiotic polymers on

primityve earth. Japan• Andrew M . S, Astrochemistry (from astronomy to astrobiology). Exeter, John Wiley & Sons, Ltd,

2006,253-265psl.• Plaxco K.W, Gross M, Astrobiology: A Brief Introduction. JHU Press, 2006• Vazquez M., Palle E., Rodriguez P.M, The Earth as a distant planet (a rosetta stone for the search

of Earth-like worlds). Springer, 2010

• Futuyma D. J, Evolution. Sinauer associates, inc., USA , 2005

• Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P, Molecular biology of the Cell. 4th ed., Garland Science, New York, 2002

• Freeman D, Origins of life. 2ed., Cambridge university press, 1999• http://exploringorigins.org/rna.html• http://www.nobelprize.org/

• Dėkoju už dėmesį!

Susiformavo klausimai?