Especie molecular compuesta de ARN y péptidos puso en marcha la evolución de la vida: estudio

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Según un nuevo concepto presentado por químicos alemanes de la Universidad de Múnich, fue una nueva especie molecular compuesta de ARN y péptidos lo que puso en marcha la evolución de la vida hacia formas más complejas.

“La idea del mundo del ARN tiene la gran ventaja de que esboza una vía por la que pueden surgir biomoléculas complejas como los ácidos nucleicos con propiedades catalíticas optimizadas y, al mismo tiempo, de codificación de la información”, dice el químico de la LMU Thomas Carell.

El material genético, tal como lo entendemos hoy en día, se compone de hebras dobles de ADN, una forma ligeramente modificada y duradera de macromolécula compuesta por nucleótidos.

Sin embargo, la hipótesis no está exenta de problemas. Por ejemplo, el RNS es una molécula muy frágil, especialmente cuando se alarga. Además, no está claro cómo podría haberse producido la vinculación de las moléculas de ARN con el mundo de las proteínas, para lo cual el material genético, como sabemos, proporciona los planos. Como se indica en un nuevo documento publicado en Nature, el grupo de trabajo de Carell ha descubierto una forma en la que podría haberse producido esta vinculación.

“Para entenderlo, debemos echar otro vistazo más de cerca al ARN. En sí mismo, el ARN es una macromolécula complicada. Además de las cuatro bases canónicas A, C, G y U, que codifican información genética, también contiene bases no canónicas, algunas de las cuales tienen estructuras muy inusuales.

RELIQUIAS DEL ANTIGUO MUNDO DEL ARN

“Estos nucleótidos que no codifican información son muy importantes para el funcionamiento de las moléculas de ARN. Actualmente tenemos conocimiento de más de 120 nucleósidos de ARN modificados, que la naturaleza incorpora a las moléculas de ARN. Es muy probable que sean reliquias del antiguo mundo del ARN”.

El grupo Carell ha descubierto ahora que estos nucleósidos no canónicos son el ingrediente clave, por así decirlo, que permite al mundo del ARN vincularse con el mundo de las proteínas.

Algunos de estos fósiles moleculares pueden, cuando se encuentran en el ARN, “adornarse” con aminoácidos individuales o incluso pequeñas cadenas de ellos (péptidos), según Carell.

Esto da lugar a pequeñas estructuras quiméricas de péptidos de ARN cuando los aminoácidos o péptidos están presentes en una solución simultáneamente junto con el ARN. En tales estructuras, los aminoácidos y péptidos vinculados al ARN incluso reaccionan entre sí para formar péptidos cada vez más grandes y complejos.

“De esta manera, creamos partículas de péptido de ARN en el laboratorio que podían codificar información genética e incluso formaron péptidos de alargamiento”, dice Carell.

UN DESCUBRIMIENTO MUY SORPRENDENTE

Por lo tanto, los antiguos nucleósidos fósiles son algo similares a los núcleos del ARN, formando un núcleo sobre el que pueden crecer largas cadenas peptídicas. En algunas hebras de ARN, los péptidos incluso crecían en varios puntos.

“Fue un descubrimiento muy sorprendente”, dice Carell. “Es posible que nunca hubiera un mundo de ARN puro, pero que el ARN y los péptidos coexistieran desde el principio en una molécula común”. Como tal, se debería ampliar el concepto de un mundo de ARN al de un mundo de péptidos de ARN. Los péptidos y el ARN se apoyaron mutuamente en su evolución, propone la nueva idea.

Según la nueva teoría, un elemento decisivo al principio era la presencia de moléculas de ARN que podían adornarse con aminoácidos y péptidos y así unirlas en estructuras peptídicas más grandes.

“El ARN se convirtió lentamente en un catalizador de unión de aminoácidos en constante mejora”, dice Carell. Esta relación entre el ARN y los péptidos o proteínas se ha mantenido hasta el día de hoy.

El catalizador de ARN más importante es el ribosoma, que todavía une aminoácidos en largas cadenas peptídicas hoy en día. Una de las máquinas de ARN más complicadas, es responsable en cada célula de traducir la información genética en proteínas funcionales.

“El mundo del péptido de ARN resuelve así el problema del huevo y el pollo“, dice Carell. “La nueva idea crea una base sobre la que el origen de la vida se vuelve explicable gradualmente”. N

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