Новини

Вчені-біологи зі США знайшли можливу причину того, чому генетичний код життя сьогодні ґрунтується на ДНК, а не на РНК, колишній основі життя у добілкову епоху, під час так званого «світу РНК».

Про це йдеться у статті, опублікованій в журналі Nature Structural and Molecular Biology, передає РИА Новости.

«ДНК може набувати особливої форми, утворюючи так звані пари Хугстина, які допомагають молекулі опиратися пошкодженню й залишатися цілою. З іншого боку, поява таких структурних модифікацій у молекулі РНК призводить до руйнування її подвійної спіралі», – заявила Хойцин Чжоу (Huiqing Zhou) з Дюкського університету в Даремі (США).

Чжоу і її колеги розкрили таємницю появи ДНК, вивчаючи формування так званих Хугстинівських пар – альтернативного методу зв’язування генетичних «букв»-нуклеотидів один з одним, що характерний для приблизно 1% елементів у подвійній спіралі ДНК.

Як пояснюють вчені, подвійна спіраль ДНК існує завдяки тому, що її «половинки» скріплені одні з одними за допомогою так званих водневих зв’язків – сил міжатомного тяжіння, що виникають між частково позитивно зарядженими і негативно зарядженими атомами, наприклад, між киснем і воднем, азотом і киснем. Яскравий приклад цього – те, як з’єднані між собою молекули води.

Як правило, в молекулі ДНК такі зв’язки налагоджено між двома головними частинами її «букв» – так званими азотистими основами. Для «букв» А та Т число цих зв’язків дорівнює двом, а для букв Ц і Г – трьом.

Деякий час вчені вважали, що «цеглинки» ДНК можуть зв’язуватися одна з одною тільки таким чином, однак вже через 10 років американський біолог Карст Хугстин виявив, що можлива й альтернативна конфігурація водневих зв’язків, при появі якої молекула азотної основи буквальним чином перевертається, змінюючи то, які атоми вступають у водневі зв’язки.

Для пар «А-Т» це майже не позначається на їхній структурі, однак пари «Ц-Г» у результаті цього втрачають одну з трьох зв’язків і стають нестабільними. Це спотворює спіральну структуру ДНК і робить можливим формування різних незвичайних структур, частина з яких використовується в роботі організму.

Чжоу і її колеги показали, що такі Хугстинівські пари постійно з’являються і зникають в подвійній спіралі ДНК, захищають її від пошкоджень, дозволяючи молекулі генетичного коду зберігати гнучкість при її читанні білками або при появі розривів.

Відкривши цей феномен, автори статті вирішили перевірити, чи володіє такою властивістю РНК. На їх подив, перші ж досліди показали, що поява пар Хугстина в РНК дуже швидко призводило до дестабілізації молекули і руйнування подвійної спіралі.

Чому це відбувається? Як вважають вчені, це пов’язано з тим, що подвійна спіраль РНК «закручена» більш туго, ніж молекула ДНК, що заважає перевертання нуклеотидів під час утворення Хугстинівських пар і призводить до поломки молекули. Така поведінка, на думку біологів, свідчить про те, що молекули РНК вкрай вразливі до появи дрібних пошкоджень, що може пояснювати те, чому еволюція в кінцевому підсумку замінила їх на пару «білки-ДНК», залишивши РНК роль «служниці» і тих, і інших «молекул життя».

*      *        *