生命起源:最早的细胞可能是粘合在一起的

链状分子将RNA粘附到原始细胞膜上,这是一个重要的连接

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短的、带正电荷的疏水肽诱导的静电相互作用是将RNA附着到囊泡膜上所需的全部。这项发现为RNA和膜如何结合形成原始细胞(生命的先驱)提供了新的见解,这发生在地球上40亿年前。

RNA被认为是早期细胞中祖先的核酸,因为它既可以存储遗传信息,也可以催化化学反应。膜也被认为在前生物化学中发挥了重要作用,不仅将核酸捕获在囊泡内,还通过在其表面共定位反应物来促进各种过程。RNA与囊泡膜的物理结合可能是早期细胞进化中的一个重要事件。因此,确定简单且在前生物学上可能的方式,使RNA和膜可以结合,是理解早期细胞如何形成的重要组成部分。

诺贝尔奖获得者Jack Szostak和他在美国波士顿马萨诸塞州总医院的团队发现,仅七个或更少氨基酸长度的肽可以将RNA定位到基本细胞膜。论文的第一作者Neha Kamat说:“这种机制非常简单,并且已在其他领域用于形成RNA与各种材料的复合物。我们系统的简单性使这种RNA-膜结合模式在原始地球上看起来是合理的。”


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作者使用了含有疏水基团(与膜结合)和阳离子基团(与RNA的带负电荷的磷酸基团静电相互作用)的小肽。Kamat解释说,这种肽可能存在于前生物地球上,并可能有助于将RNA和膜结合在一起。她说:“肽本质上就像一种胶水,将膜结合在一起,然后在膜表面吸引并保持RNA。”

法国尼斯大学研究前生物进化的Uwe Meierhenrich说:“该手稿提供了原始数据,开启了生命起源研究的新分支。所应用的实验技术已经过调整,既可以动态地表征囊泡,又可以允许特定分子在囊泡表面上的结合。这不是一项简单的任务。”

作者测量了囊泡表面的电荷,并进行了选择性荧光共振能量转移和显微镜研究,以探测RNA-膜结合。Kamat同意,这项工作中最困难的部分是开发合适的检测方法来做到这一点。

美国加州大学圣克鲁兹分校研究膜进化的化学家David Deamer解释说:“生命的第一种形式很可能是简单的细胞,包含肽系统和诸如RNA之类的核酸短链。结果为原始细胞系统如何在40亿年前在前生物地球上自发组装提供了重要的见解,这是迈向细胞生命起源的关键第一步。”

本文经Chemistry World许可转载。 该文章于2015年8月10日首次发表

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