Por Robert F. Servicio
Publicado en Ciencia
Una propiedad fundamental da vida a la capacidad de replicación. Luego, los investigadores crearon las primeras moléculas de ARN, capaces de copiar casi todos los demás tipos de ARN.
Este descubrimiento refuerza la opinión general de los investigadores que estudian el origen de la vida, que el ARN precedió al ADN, o el marco de información de las primeras células, hace unos 4 mil millones de años.
Irónicamente, las nuevas copiadoras de ARN aún no pueden duplicarse.
Pero si futuras versiones mejoradas pudieran hacer esto, entonces podríamos conducir a la reproducción de microbios sintéticos que usan el ARN como su única fuente de información genética.
Todas las células modernas requieren la presencia simultánea de ADN, ARN y proteínas para crecer y replicarse. Ou seja, para sintetizar uno de estos tipos de moléculas fuera del interior de las células, se requiere la presencia de otros dos tipos.
Además, en la década de 1960, los investigadores plantearon la hipótesis de que las células modernas evolucionaron a partir de progenitores que no requerían esta interdependencia. E o ARN parece una biomolécula comprobada para llenar todo su papeleo. Este hipotético se llama «Mundo del ARN».
Además de ADN o ARN, es capaz de almacenar información; y así como las proteínas, o el ARN pueden actuar como catalizadores para acelerar ciertas reacciones.
Estoy de acuerdo, los investigadores también han descubierto que el ARN no alberga varias enzimas esenciales para la vida, como en el caso de los ribosomas (un tipo de ARN) que fabrican proteínas. Una hipótesis más sólida es que la vida comienza cuando el ARN controla las funciones genéticas y bioquímicas en todas las células.
Si el ARN era realmente fundamental para la bioquímica primitiva, los ARN tenían que poder autocopiarse para que las células pudieran multiplicarse y evolucionar.
Encontrar ARN imitadores es «el ojo del anciano para formular hipótesis sobre el mundo del ARN», dice Gerald Joyce, químico del Instituto de Investigación Scripps, en San Diego, California.
En 1993, investigadores dirigidos por Jack Szostak en la Universidad de Harvard crearon una versión basada en ARN de la enzima ARN polimerasa, que acoplaba dos pequeños fragmentos de ARN en una cadena de ARN molde. Desde entonces, el equipo de Szostak y otros han continuado mejorando sus copiadoras de ARN. Hace dos años, por ejemplo, investigadores en el Reino Unido aislaron una ribozima similar a RNAP capaz de unir ARN de hasta 200 nucleótidos en compresión, o combinarlos con una cadena molde.
El problema con todas estas ribozimas RNAP es que son exigentes: solo pueden copiar ciertas secuencias de bases de nucleótidos,
Então Joyce y su asistente postdoctoral David Horning abordarán el problema con una ribozima RNAP más versátil, utilizando una técnica conocida como evolución in vitro:
- Comenzó sintetizando una gran biblioteca de cadenas de ADN destinadas a codificar la ribozima RNAP.
- Por lo tanto, las mutaciones se inducen aleatoriamente en la secuencia de ADN original, lo que garantiza que cada uno de los dos RNAP finales sea diferente.
- Transferiremos estos RNAP a un vial que contiene porciones cortas de ARN que queremos vincular a una cadena molde.
Si se crea una nueva ribozima de ARN, entonces se señalizaría o sintetizaría una nueva cadena mediante ligación específica con un no matraz.
Y debido a que cada ribozima de ARN fue diseñada para permanecer unida a su cadena de ARN recién sintetizada, esto permitió al equipo aislar y seleccionar todos los eventos.
- Cada ribozima de ARN capturada se usó luego como punto de partida para un nuevo ciclo de evolución.
Tras 24 ciclos de evolución en probeta, donde los científicos identificaron sucesivamente las condiciones para el éxito de la ribozima RNAP, obtuvieron un compost denominado polimerasa 24-3.
Este documento es un importante paso adelante en los esfuerzos en curso para completar el modelo de «ARN como la primera forma de vida en la Tierra», dice Steven Benner, químico de la Fundação de Evolução Molecular Aplicada en Alachua, Florida. Pero el mismo Benner advierte que la verdadera confirmación del mundo del ARN todavía no está allí.
Benner también señala que la estructura impulsada de la copia de ARN o evita que se replique, y que a pesar de todas las herramientas de la bioquímica moderna, o el trabajo para desarrollar una copia eficiente de ARN ha llevado 25 años de investigación comunitaria, sugiere que hay Todavía falta algo importante en el proceso de ness.
Joyce está de acuerdo y observa que así como un mundo de ARN precedió al surgimiento del ADN y las proteínas, también puede haber sido precedido por formas anteriores de bioquímica. Sin embargo, Joyce agrega que Horning está trabajando duro para mejorar la polimerasa 24-3 con la esperanza de crear una versión que él mismo pueda copiar. Si tiene éxito, Joyce dice que tal molécula podría convertirse en la base de las primeras células sintéticas, que usarían el ARN como la única molécula de información genética.