英国芬兰科学家发现一种最古老的酶
为生命起源学说提供了新证据
董映璧
  2006年12月14日08:36 【字号 】【留言】【论坛】【打印】【关闭
 
  本报讯 利用结晶法研究了粗糟脉孢菌RNA依赖RNA聚合酶的三维结构后,英国与芬兰的研究人员发现,RNA依赖RNA聚合酶是地球上最古老的酶之一。这个能够繁殖没有DNA片段的RNA分子蛋白质,是“RNA世界”时代的残遗物,是最古老生物拥有的第一类功能蛋白质,早期生物的所有功能都是靠这种蛋白质完成的。该科研成果发表在近期的《科学公共图书馆—生物学》杂志上。

  RNA聚合酶是所有活生物拥有的最重要的酶之一,具有传递遗传信息的功能。它有两种形式,即DNA依赖和RNA依赖。RNA依赖RNA聚合酶是以RNA为模板合成的,它们既存在于一些病毒中,也存在于一些高级生物中。病毒利用这种酶复制自己的遗传物质,但在高级生物中,这种酶的作用就大不一样了,它们可繁殖出参与RNA干扰系统中的RNA分子。

  科研人员将粗糟脉孢菌的RNA依赖RNA聚合酶三维结构与其他已知的RNA依赖RNA聚合酶进行比较后发现,这些酶的三维结构惊人的相似,蛋白质的来源也几乎相同;此外,这种酶与病毒中的RNA依赖RNA聚合酶的来源则完全不一样。

  第一个RNA聚合酶可能是在“RNA世界”时代出现的。按照现代理论,地球上最早的生命开始于RNA分子的繁殖。最早的活生物是RNA生物,没有蛋白质和DNA,RNA分子具有保留遗传信息的功能,也执行着其他蛋白质现在完成的功能。RNA生物在获得了合成多肽的能力后,RNA聚合酶的功能就逐渐从RNA转向蛋白质,其中的一种蛋白质就是RNA依赖RNA聚合酶,它保证了这些生物有效繁殖。

  研究人员认为,最早的RNA依赖RNA聚合酶应该是他们研究的蛋白质最简单的一种结构。这个最古老的酶包含一个DPBB结构域。后来,由于复制转变了两个DPBB结构。刚开始它们是一样,以后出现了一些差别,其功能也随即不同。这意味着在这个阶段进化方向发生了分离:有些RNA聚合酶变成了RNA依赖,而其他的则变成了DNA依赖,也就是拥有了在DNA基础上合成RNA的能力。

  研究人员认为,他们的发现对生命起源学说提供了一个新证据:最古老的非病毒RNA依赖RNA聚合酶不是在最原始的生命中保留了下来,而是在比较高级的真核细胞生物中保留下来,并在这一过程中改变了其功能———在RNA世界它负责复制遗传信息,而在真核细胞中则作为RNA干扰系统的一部分保留了下来。

  
 

来源:科技日报 (责任编辑:徐丹)


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