خبر کامل
کشف پیشگامانه UCL: اتصال خودبه‌خودی اسیدهای آمینه به RNA، سرنخی برای منشأ حیات
کشف بزرگ در UCL: اسیدهای آمینه خودبه‌خودی به RNA متصل می‌شوند
پژوهشگران دانشگاه کالج لندن (UCL) در یک دستاورد علمی چشمگیر، موفق شدند نشان دهند که اسیدهای آمینه، واحدهای سازنده پروتئین‌ها، می‌توانند در شرایطی مشابه با زمین اولیه، به طور خودبه‌خودی به مولکول RNA متصل شوند. این کشف که نتایج آن در نشریه معتبر Nature منتشر شده، گامی حیاتی در درک منشأ حیات و چگونگی پیدایش نخستین پپتیدها و سنتز پروتئین‌ها محسوب می‌شود.
رازگشایی از منشأ سنتز پروتئین
پروتئین‌ها به عنوان «ماشین‌های کاری حیات» شناخته می‌شوند و تقریباً در تمامی فرآیندهای زیستی نقش محوری دارند. با این حال، این مولکول‌های پیچیده قادر به تکثیر خود نیستند و برای ساختار و عملکردشان به دستورالعمل‌های RNA، خویشاوند نزدیک DNA، وابسته هستند. درک چگونگی آغاز این فرآیند حیاتی، یعنی سنتز پروتئین، همواره یکی از بزرگترین معماهای علم زیست‌شناسی بوده است.
تیمی به سرپرستی متیو پاونر از دانشکده شیمی UCL، با استفاده از یک روش شیمیایی ساده در آب و در شرایط pH خنثی، توانستند اسیدهای آمینه را به RNA متصل کنند. این فرآیند از دهه ۱۹۷۰ میلادی تاکنون، موضوع تلاش‌های بی‌نتیجه بسیاری بوده است.
پاونر در این باره گفت: «حیات برای بقا به سنتز پروتئین‌ها وابسته است، زیرا پروتئین‌ها اصلی‌ترین مولکول‌های عملکردی هستند. درک منشأ سنتز پروتئین کلید فهم منشأ زندگی است. مطالعه ما گام مهمی در این مسیر محسوب می‌شود و نشان می‌دهد چگونه RNA ممکن است برای نخستین‌بار کنترل سنتز پروتئین را به دست آورده باشد.»
پیوند دو نظریه بزرگ: دنیای RNA و دنیای تیواستر
تلاش‌های پیشین برای اتصال اسیدهای آمینه به RNA اغلب به دلیل استفاده از ترکیبات بسیار واکنش‌پذیر که در آب ناپایدار بودند، با شکست مواجه می‌شد. این ترکیبات به جای اتصال به RNA، با یکدیگر واکنش می‌دادند. اما در پژوهش جدید، دانشمندان با الهام از فرآیندهای زیستی، اسیدهای آمینه را با استفاده از ترکیبات تیواستر به شکل فعال‌شده درآوردند.
- تیواسترها: این ترکیبات پرانرژی در بسیاری از واکنش‌های زیست‌مولکولی نقش دارند و مدت‌هاست در قالب نظریه «دنیای تیواستر» به عنوان منبع انرژی آغازین حیات مطرح شده‌اند.
- اتصال موفق: اتصال موفق اسیدهای آمینه به RNA با کمک این ترکیبات، اکنون پلی میان دو نظریه مهم «دنیای RNA» و «دنیای تیواستر» برقرار می‌کند و درک ما را از مراحل اولیه تکامل حیات عمیق‌تر می‌سازد.
نقش پپتیدهای نخستین و گام‌های بعدی
نتایج این مطالعه نشان داد که اسیدهای آمینه فعال‌شده پس از اتصال به RNA، قادر بودند با دیگر اسیدهای آمینه واکنش داده و زنجیره‌های کوتاهی موسوم به پپتیدها را بسازند. پپتیدها از اجزای حیاتی زندگی هستند و از چند اسیدآمینه تشکیل می‌شوند، در حالی که پروتئین‌ها ساختارهای بزرگ‌تر و پیچیده‌تری دارند.
جیوُتی سینگ، نویسنده اصلی این مطالعه، اظهار داشت: «تصور کنید روزی شیمیدان‌ها بتوانند از مولکول‌های ساده‌ای متشکل از کربن، نیتروژن، هیدروژن، اکسیژن و گوگرد ساختارهایی بسازند که قادر به خودتکراری باشند. این گامی بزرگ در پاسخ به پرسش منشأ زندگی خواهد بود. پژوهش ما نشان داد دو جزء شیمیایی بنیادین اسیدهای آمینه فعال‌شده و RNA می‌توانند با هم پپتیدهای اولیه را شکل دهند.»
پژوهشگران تأکید می‌کنند که گام بعدی، درک چگونگی پیوند انتخابی توالی‌های RNA با اسیدهای آمینه خاص است تا به این ترتیب کدگذاری ژنتیکی و دستورالعمل‌های سنتز پروتئین شکل گیرد. این واکنش‌های شیمیایی مورد آزمایش، به طور بالقوه می‌توانسته‌اند در برکه‌ها یا آبگیرهای سطحی زمین اولیه رخ دهند، هرچند که وقوع آنها در اقیانوس‌ها به دلیل رقیق شدن غلظت ترکیبات، کمتر محتمل بوده است.
حمایت و ابزارهای پژوهش
این کشف با استفاده از ابزارهایی چون طیف‌سنجی جرمی و روش‌های تصویربرداری رزونانس مغناطیسی شناسایی شد. تأمین مالی این پروژه توسط شورای تحقیقات مهندسی و علوم فیزیک بریتانیا (EPSRC)، بنیاد سایمونز و انجمن سلطنتی (Royal Society) انجام گرفته است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۱۶:۳۰ - ۱۴۰۴/۰۶/۰۸