КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ РНК (РИБОЗИМЫ)

(1) Открытие природных рибозимов:

K. Kruger, P.J. Grabowski, A.J. Zaug, J. Sands, D.E. Gottschling and T.R. Cech (1982) Self-splicing

RNA: Autoexcision and autocyclization of the ribosomal RNA intervening sequences of

Tetrahymena. Cell 31: 147-157.

C. Guerrier-Takada, K. Gardiner, T. Marsh, N. Pace and S. Altman (1983) The RNA moiety of ribonuclease P is the catalytic subunit of the enzyme. Cell 35: 849-857.

(2) Создание искусственных рибозимов:

D.L. Robertson and G.F. Joyce (1990) Selection in vitro of an RNA enzyme that specifically cleaves single-stranded DNA. Nature 344: 467-468.

Reviewed in: T.R. Cech and B.L. Golden (1999) Building a catalytic active site using only RNA. In The RNA World, 2nd Edition (Eds. R.F. Gesteland et al.), CSHL Press, New York.

Разнообразие активностей природных и искусственных рибозимов:

•Гидролиз фосфоэфирных связей

•Трансэстерификация

•Лигирование и полимеризация нуклеотидов, в том числе на матрице ДНК или РНК

•Алкилирование и аминоацилирование нуклеотидов

•Синтез амидных (пептидных) связей между аминокислотами

•Транспептидация

•Синтез углерод-углеродных связей

ФУНКЦИЯ УЗНАВАНИЯ МАЛЫХ ЛИГАНДОВ (СУБСТРАТОВ)

(1) E. Cundliffe (1986) Involvement of specific portions of ribosomal RNA in defined ribosomal functions: A study utilizing antibiotics. In Structure, Function, and Genetics of Ribosomes (Eds. B. Hardesty and G.

Kramer), p.p. 128-142. Springer-Verlag, New York.

«До сих пор не подозреваемая способность РНК узнавать малые молекулы».

(2) Открытие и создание аптамеров. Методология SELEX’a.

А. Ellington and J. Szostak (1990) In vitro selection of RNA molecules that bind specific ligands. Nature 346: 818-822.

C. Tuerk and L. Gold (1990) Systematic evolution of ligands by exponential enrichment. Science 249: 505- 510.

(3) Демонстрация специфических взаимодействий природных РНК с малыми

молекулами.

D. Fourmy, M.I. Recht, S.C. Blanchard and J.D. Puglisi (1996) Structure of the A site of E. coli 16S rRNA complexed with an aminoglycoside antibiotic. Science 274: 1367-1371.

Трехмерные структуры комплексов РНК с аминогликозидными антибиотиками.

(a)Paromomycin-A-site RNA complex.

(b)Tobramycin-RNA aptamers complex.

Reproduced from J.D. Puglisi and J.R. Williamson (1999) In The RNA World,

2nd Edition (Eds. R.F. Gesteland et al.), CSHL Press, New York.

МУЛЬТИФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ РНК

(1) Кодирующая функция:

программирование белкового синтеза линейными последовательностями полирибонуклеотидов.

(2) Репликативная функция:

репликация генетического материала через комплементарные последовательности полинуклеотидов.

(3) Структурообразующая функция (формирование трехмерных структур):

само-сворачивание линейных полирибонуклеотидов в уникальные компактные конформации.

(4) Функция специфического узнавания лигандов:

специфические пространственные взаимодействия с другими макромолекулами и малыми лигандами.

(5) Каталитическая функция:

специфический катализ химических реакций рибозимами.

Таким образом, рибонуклеиновые кислоты

способны осуществлять

все основные функции, свойственные как ДНК, так и белкам.

Таким образом, рибонуклеиновые кислоты

способны осуществлять

все основные функции, свойственные как ДНК, так и белкам.

Следовательно, ансамбли молекул РНК с разными взаимодополняющими функциями

могут быть самодостаточными в качестве ассимилирующих, метаболизирующих, структурообразующих и реплицирующихся систем, т. е. быть прототипами живых систем.

МИР РНК: САМОДОСТАТОЧНОСТЬ!

ОДНОПОЛИМЕРНЫЙ ЖИВОЙ МИР – ДРЕВНИЙ МИР РНК?

ПРОИСХОЖДЕНИЕ СОВРЕМЕННОЙ ЖИЗНИ НА ОСНОВЕ ДРЕВНЕГО МИРА РНК?

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

ЖИЗНИ

«В теплом маленьком пруду, содержащем наборы аммонийных и фосфорных солей, при наличии света, тепла,

электричества, и т.п., можно представить себе химическое

образование белкового компонента, который бы далее подвергался еще большему усложнению…; в наши дни такой материал был бы немедленно съеден или поглощен, чего не случилось бы, пока не образовались живые существа».

Ч. Дарвин, 1871

DARWIN POND:

“a small lake or pond with soluble compounds accumulating from a

surrounding drainage area”.S.J. Mojzsis, R. Krishnamurthy and G. Arrhenius (1999) Before

RNA and after: Geophysical and geochemical constraints on molecular evolution. In: The RNA World, 2nd Edition (Eds. R.F.

Gesteland et al.), p.p. 1-47. CSHL Press, New York.

«ДАРВИНОВСКИЙ

ПРУД»:

Небольшое озерко или прудик с растворимыми компонентами из окружающей дренажной области.