当地球仍处于起步阶段时,生命的前体可能具有RNA的自我复制链。确实,科学家认为,这个“ RNA世界”为我们今天所看到的一切奠定了基础。
然而,由于进化情节的扭曲,一切都改变了。 DNA代替了RNA,已成为我们自己遗传信息的最基本结构。发生了什么?
生活的蓝图
秘密在于DNA中存在的一个奇怪特征,但不在RNA中。
杜克大学的生物化学家哈希姆·哈希米(Hashim al-Hashimi)调查了构成DNA分子的原子,并发现了一个奇怪的怪癖:DNA可以以RNA不能的方式“变形”。
这种动态的性质使DNA更具弹性,并成为使我们成为人类的遗传密码的更有效的存储库。
根据Al-Hashimi的说法,DNA之所以有效,是因为一个奇怪的结构称为Hoogsteen Base对,该结构在1960年代由Karst Hoogsteen发现。
Hoogsteen基对并不是我们在高中生物学中学到的东西,尤其是因为科学家仍然在捕捉和研究结构方面很难。据信,Hoogsteen碱基对仅在极少数情况下出现。
检测Hoogsteen碱基对
大约五年前,Al-Hashimi及其同事瞥见了核磁共振(NMR)机器中的DNA分子,该机器使科学家可以查看分子水平的情况。
研究人员发现,核酸基碱对构成了DNA螺旋楼梯的步骤不断在两种形式之间移动。
更重要的是,大多数时候,螺旋楼梯以弗朗西斯·克里克(Francis Crick)和詹姆斯·沃森(James Watson)在半个世纪前描述的特定方式相连。
但是在任何时候,大约所有碱基对中约有1%会产生一个hoogsteen对:其中一种核酸被翻转180度。整个双螺旋结构弯曲。
“它成为这个非常动态的实体,”说al-hashimi。
研究人员说,当DNA以某种方式削弱DNA时,Hoogsteen碱基对经常会出现。例如,致癌化学物质将通过将甲基添加到组成碱基对的核酸之一中来靶向DNA。
Al-Hashimi说,这就像将错误的钉子撞到板上,该板在楼梯上构成了一半的一步。通过“翻开”核酸,以使“指甲”不再伸出来,Hoogsteen碱基对可能会造成损害。
检查RNA
研究人员想知道RNA是否以类似于DNA的方式行为,尤其是因为RNA也具有螺旋结构。
当他们在RNA链中添加甲基时,就像“在螺旋上丢下核弹”。 Al-Hashimi说,整个螺旋都开始解开。
事实证明,RNA不能形成Hoogsteen碱基对。当它们转移到损害时,它们就崩溃了。
Al-Hashimi说,如果人类基因组是由RNA组成的,那么它们有可能不足以维持对它们造成的化学损害。
因此,DNA吸收损害的难以置信的能力是我们的基因组演变成基于DNA的结构的重要原因。
这些发现仍然是“投机性的”,但他们可以解释RNA如何从主要基础到Messenger“降级”。
新研究的细节是出版在日记中自然结构和分子生物学。