Origine et évolution de la vie
Rétention des ribozymes dans les vésicules d’acides gras en présence de Mg2+ . A. 5 µM de ribozyme de ligase marqué FAM (RS8_trunc ; pour la structure et la séquence secondaires, voir la figure 1A, tableau supplémentaire S1) a été encapsulé dans des vésicules DA/DOH/GMD (4 : 1 : 1) et 2 mM ou 3 mM Mg2+ a été ajouté à son extérieur. B. La fuite de ribozyme marqué au FAM à partir des vésicules a été suivie pendant 3 h. Une fuite négligeable a été observée en l’absence de Mg2+ et une fuite d’environ 30 % a été observée en présence de 2 ou 3 mM de Mg2+ après 3 h. C, D. Micrographies confocales représentatives de vésicules DA/DOH/GMD contenant un ribozyme ligase marqué FAM en présence de 3 mM Mg2+. Les membranes ont été colorées à l’aide de Rhodamine B (rouge). Vésicules à (C) t = 0 et (D) t = 3 h. Les barres d’échelle représentent 5 µm. — biorxiv.org
Démontrer la catalyse de l’ARN dans des modèles prébiotiques pertinents de cellules primordiales (protocellules) reste un défi dans la recherche sur les origines de la vie.
Les vésicules d’acides gras encapsulant des ARN génomiques et catalytiques (ribozymes) sont des modèles attractifs pour les protocellules ; cependant, la catalyse de l’ARN a été largement incompatible avec les vésicules d’acides gras en raison de leur instabilité en présence de Mg2+ aux concentrations requises pour la fonction ribozyme.
Ici, nous rapportons un ribozyme qui catalyse la ligature d’ARN dirigée par la matrice à de faibles concentrations de Mg2 + et reste ainsi actif dans des vésicules stables. Le ribose et l’adénine, deux molécules pertinentes sur le plan prébiotique, se sont avérés réduire considérablement la fuite d’ARN induite par le Mg2+ à partir des vésicules.
Lorsque nous avons co-encapsulé le ribozyme, le substrat et la matrice dans des vésicules d’acides gras, nous avons observé une ligature efficace de l’ARN catalysée par l’ARN lors de l’ajout ultérieur de Mg2+. Nos travaux montrent que l’assemblage d’ARN catalysé par l’ARN peut se produire efficacement dans des vésicules d’acides gras prébiotiquement plausibles et représente une étape vers la réplication des génomes primordiaux dans des protocellules auto-répliquantes.
Saurja Dasgupta[a]Stéphanie J. Zhang[a]Merrick P. Bold[b]Jack W.
Chostak
Astrobiologie
