生命起源:最早的細胞可能是粘合在一起的

鏈狀分子將RNA粘附到原始細胞膜上,這是一個重要的連線

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短的、帶正電荷的疏水肽誘導的靜電相互作用是將RNA附著到囊泡膜上所需的全部。這項發現為RNA和膜如何結合形成原始細胞(生命的先驅)提供了新的見解,這發生在地球上40億年前。

RNA被認為是早期細胞中祖先的核酸,因為它既可以儲存遺傳資訊,也可以催化化學反應。膜也被認為在前生物化學中發揮了重要作用,不僅將核酸捕獲在囊泡內,還透過在其表面共定位反應物來促進各種過程。RNA與囊泡膜的物理結合可能是早期細胞進化中的一個重要事件。因此,確定簡單且在前生物學上可能的方式,使RNA和膜可以結合,是理解早期細胞如何形成的重要組成部分。

諾貝爾獎獲得者Jack Szostak和他在美國波士頓馬薩諸塞州總醫院的團隊發現,僅七個或更少氨基酸長度的肽可以將RNA定位到基本細胞膜。論文的第一作者Neha Kamat說:“這種機制非常簡單,並且已在其他領域用於形成RNA與各種材料的複合物。我們系統的簡單性使這種RNA-膜結合模式在原始地球上看起來是合理的。”


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作者使用了含有疏水基團(與膜結合)和陽離子基團(與RNA的帶負電荷的磷酸基團靜電相互作用)的小肽。Kamat解釋說,這種肽可能存在於前生物地球上,並可能有助於將RNA和膜結合在一起。她說:“肽本質上就像一種膠水,將膜結合在一起,然後在膜表面吸引並保持RNA。”

法國尼斯大學研究前生物進化的Uwe Meierhenrich說:“該手稿提供了原始資料,開啟了生命起源研究的新分支。所應用的實驗技術已經過調整,既可以動態地表徵囊泡,又可以允許特定分子在囊泡表面上的結合。這不是一項簡單的任務。”

作者測量了囊泡表面的電荷,並進行了選擇性熒光共振能量轉移和顯微鏡研究,以探測RNA-膜結合。Kamat同意,這項工作中最困難的部分是開發合適的檢測方法來做到這一點。

美國加州大學聖克魯茲分校研究膜進化的化學家David Deamer解釋說:“生命的第一種形式很可能是簡單的細胞,包含肽系統和諸如RNA之類的核酸短鏈。結果為原始細胞系統如何在40億年前在前生物地球上自發組裝提供了重要的見解,這是邁向細胞生命起源的關鍵第一步。”

本文經Chemistry World許可轉載。 該文章於2015年8月10日首次發表

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