當地球仍處於起步階段時,生命的前體可能具有RNA的自我複制鏈。確實,科學家認為,這個“ RNA世界”為我們今天所看到的一切奠定了基礎。
然而,由於進化情節的扭曲,一切都改變了。 DNA代替了RNA,已成為我們自己遺傳信息的最基本結構。發生了什麼?
生活的藍圖
秘密在於DNA中存在的一個奇怪特徵,但不在RNA中。
杜克大學的生物化學家哈希姆·哈希米(Hashim al-Hashimi)調查了構成DNA分子的原子,並發現了一個奇怪的怪癖:DNA可以以RNA不能的方式“變形”。
這種動態的性質使DNA更具彈性,並成為使我們成為人類的遺傳密碼的更有效的存儲庫。
根據Al-Hashimi的說法,DNA之所以有效,是因為一個奇怪的結構稱為Hoogsteen Base對,該結構在1960年代由Karst Hoogsteen發現。
Hoogsteen基對並不是我們在高中生物學中學到的東西,尤其是因為科學家仍然在捕捉和研究結構方面很難。據信,Hoogsteen鹼基對僅在極少數情況下出現。
檢測Hoogsteen鹼基對
大約五年前,Al-Hashimi及其同事瞥見了核磁共振(NMR)機器中的DNA分子,該機器使科學家可以查看分子水平的情況。
研究人員發現,核酸基鹼對構成了DNA螺旋樓梯的步驟不斷在兩種形式之間移動。
更重要的是,大多數時候,螺旋樓梯以弗朗西斯·克里克(Francis Crick)和詹姆斯·沃森(James Watson)在半個世紀前描述的特定方式相連。
但是在任何時候,大約所有鹼基對中約有1%會產生一個hoogsteen對:其中一種核酸被翻轉180度。整個雙螺旋結構彎曲。
“它成為這個非常動態的實體,”說Al-Hashimi。
研究人員說,當DNA以某種方式削弱DNA時,Hoogsteen鹼基對經常會出現。例如,致癌化學物質將通過將甲基添加到組成鹼基對的核酸之一中來靶向DNA。
Al-Hashimi說,這就像將錯誤的釘子撞到板上,該板在樓梯上構成了一半的一步。通過“翻開”核酸,以使“指甲”不再伸出來,Hoogsteen鹼基對可能會造成損害。
檢查RNA
研究人員想知道RNA是否以類似於DNA的方式行為,尤其是因為RNA也具有螺旋結構。
當他們在RNA鏈中添加甲基時,就像“在螺旋上丟下核彈”。 Al-Hashimi說,整個螺旋都開始解開。
事實證明,RNA不能形成Hoogsteen鹼基對。當它們轉移到損害時,它們就崩潰了。
Al-Hashimi說,如果人類基因組是由RNA組成的,那麼它們有可能不足以維持對它們造成的化學損害。
因此,DNA吸收損害的難以置信的能力是我們的基因組演變成基於DNA的結構的重要原因。
這些發現仍然是“投機性的”,但他們可以解釋RNA如何從主要基礎到Messenger“降級”。
新研究的細節是出版在日記中自然結構和分子生物學。