Возникновение биосинтеза белка

Возникновение биосинтеза белка. Далее на основе мира РНК должно было происходить становление механизмов биосинтеза белка, появление разнообразных белков с наследуемой структурой и свойствами, компартментализация систем биосинтеза белка и белковых наборов, возможно, в форме коацерватов и эволюция последних в клеточные структуры - живые клетки.

Проблема перехода от древнего мира РНК к современному белок-синтезирующему миру - наиболее трудная даже для чисто теоретического решения. Возможность абиогенного синтеза полипептидов и белковоподобных веществ не помогает в решении проблемы, так как не просматривается никакого конкретного пути, как этот синтез мог бы быть сопряжен с РНК и подпасть под генетический контроль.

Генетически контролируемый синтез полипептидов и белков должен был развиваться независимо от первичного абиогенного синтеза, своим путем, на базе уже существовавшего мира РНК. В литературе предложено несколько гипотез происхождения современного механизма биосинтеза белка в мире РНК, но, пожалуй, ни одна из них не может рассматриваться как детально продуманная и безупречная с точки зрения физико-химических возможностей.

Представленная ниже версия наиболее точно отражает процесса эволюции и специализации РНК, ведущего к возникновению аппарата биосинтеза белка рис. 3 , но и она не претендует на законченность. Предлагаемая гипотетическая схема содержит два существенных момента, кажущихся принципиальными. 1. Постулируется, что абиогенно синтезируемые олигорибонуклеотиды активно рекомбинировали посредством механизма спонтанной неэнзиматической трансэстерификации, приводя к образованию удлиненных цепей РНК и давая начало их многообразию.

Именно этим путем в популяции олигонуклеотидов и полинуклеотидов и могли появиться как каталитически активные виды РНК рибозимы, так и другие виды РНК со специализированными функциями см. рис. 3 . Более того, неэнзиматическая рекомбинация олигонуклеотидов, комплементарно связывающихся с полинуклеотидной матрицей, могла обеспечить сшивание сплайсинг фрагментов, комплементарных этой матрице, в единую цепь. Именно таким способом, а не катализируемой полимеризацией мононуклеотидов, могло осуществляться первичные копирование размножение РНК. Разумеется, если появлялись рибозимы, обладавшие полимеразной активностью, то эффективность точность, скорость и продуктивность копирования на комплементарной матрице должна была значительно возрастать.

Рис. 3. Схема эволюции и специализации молекул РНК в процессе перехода от древнего мира РНК к современному миру генетически детерминированного биосинтеза белков 2. Первичный аппарат биосинтеза белка возник на базе нескольких видов специализированных РНК до появления аппарата энзиматической полимеразной репликации генетического материала - РНК и ДНК. Этот первичный аппарат включал ь каталитически активную прорибосомную РНК, обладавшую пептидил-трансферазной активностью ь набор про-тРНК, специфически связывающих аминокислоты или короткие пептиды ь другую прорибосомную РНК, способную взаимодействовать одновременно с каталитической прорибосомной РНК, про-мРНК и про-тРНК см. рис. 3 . Такая система уже могла синтезировать полипептидные цепи. Среди прочих каталитически активных белков - первичных ферментов энзимов - появились и белки, катализирующие полимеризацию нуклеотидов - репликазы, или НК-полимеразы.

Впрочем, возможно, что гипотеза о древнем мире РНК как предшественнике современного живого мира так и не сможет получить достаточного обоснования для преодоления основной трудности - научно правдоподобного описания механизма перехода от РНК и ее репликации к биосинтезу белка.

Имеется привлекательная и детально продуманная альтернативная гипотеза А.Д. Альтштейна Институт биологии гена РАН , в которой постулируется, что репликация генетического материала и его трансляция - синтез белка - возникали и эволюционировали одновременно и сопряжено, начиная с взаимодействия абиогенно синтезирующихся олигонуклеотидов и аминоацил-нуклеотидилатов - смешанных ангидридов аминокислот и нуклеотидов.

Но это уже следующая сказка И Шахразаду застигло утро, и она прекратила дозволенные речи . 3. НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ 3.1.