RNA'nın Katalitik Potansiyeli

RNA'nın Katalitik Potansiyeli

RNA dünyası hipotezi, bir araştırmanın, milyarlarca yıl önce Dünya'da bulunan koşullara benzer koşullar altında RNA'nın katalitik olarak daha aktif olduğunu göstermesinden sonra ciddi bir ivme kazandı. Bir zamanlar bol olan demir(II)'nin kofaktör olarak kullanılması ile RNA'nın daha önce gösterilene oranla daha etkin bir şekilde işlev göstermesi mümkün oldu, ancak bu yalnızca oksijensiz bir ortamda mümkün idi.

Hipotez, hayatın kaynağını öne süren pek çok modelden biridir ve DNA ile kodlanmış proteinlerin evrimleşmesinden önce RNA'nın hem DNA benzeri bir depo molekülü ve hem de enzim benzeri bir katalizör olarak çalıştığını öne sürmektedir. Ancak, RNA'nın bu dönüşümleri gerçekleştirebileceğini kanıtlamak daha zordur.

Modern biyokimyasal sistemlerde, RNA'nın katalizör olarak sınırlı işlevi vardır ve genellikle magnezyum olmak üzere bir metal kofaktörüne ihtiyaç duyar. Demirin de içinde bulunduğu diğer metaller RNA'ya yükseltgemeli hasar verebilir. Ancak ABD'deki Georgia Teknoloji Enstitüsü'nde çalışan Loren Williams, jeologlar ile görüşmesinde 2,5 milyar yıldan fazla bir süre önce RNA dünyasının koşullarını düşünmeye başlıyor. O zamanlarda demir(II) bol miktarda bulunuyordu ve oksijen çok kısıtlıydı.Williams,bu konuda şöyle diyor:“Oksijen varlığında, demir RNA'yı ufak parçalara bölüyor – gerçekten de bir moleküler enkaz yığını oluyor; oksijensiz ortamlarda ise bu gerçekleşmiyor”.

RNA'nın oksijensiz ortamlarda demir(II)'ye bağlanabilmesini daha önce gösteren Williams ve arkadaşları, kataliz üzerindeki etkisini test etmek istedi. Ekip standart bir peroksidaz deneyi kullandı, burada hidrojen peroksit ile bir organik boyar maddenin yükseltgenmesi radikal bir katyon oluşturuyor ve RNA ve Fe2+ veya RNA ve Mg2+ katyonlarının çözeltilerinde elektron iletimini tespit etmeye yarıyor. RNA'nın en bol ve eski türlerinden ikisi olan 23S ribozomal RNA ve dönüşüm RNA'sı Fe2+ varlığında tepkimeyi etkin bir şekilde katalizledi, ancak Mg2+ varlığında deney başarılı olmadı.Williams: “Oksijensiz ortamda demirle magnezyumu değiştirdiğimizde birdenbire RNA daha önce yapamadığı kimyasal tepkimeleri katalizlemeye başlıyor. RNA'nın birincil enzim olduğu karmaşık bir metabolizmayı düşünürseniz elektron iletimine ihtiyacınız vardır. Şimdi, bu gerçekten mümkün görünüyor” diyor.

Williams, ayrıca büyük yükseltgenme olayı sırasında fotosentez atmosferi oksijenle doldurmaya başladığında, Dünya'daki demirin yükseltgenmeye ve zararlı olmaya başlamış olabileceğini, bu yüzden RNA bağlanması, bükülmesi ve kataliz için demirden magnezyuma bir gidişin söz konusu olduğunu belirtiyor.Steven Benner ABD'deki Uygulamalı Moleküler Vakfı'nın Westheimer Enstitüsü'nde çalışan bir araştırmacıdır ve çalışmayı çok beğendiğini, özellikle ilk hayat için RNA dünyası modeli ile ilgili bir yolda RNA'nın katalitik potansiyelini ortaya koyduğunu söylüyor.

Kaynak: RSC / PLOS ONE (20 Mayıs 2013)

MsXLabs Üye Girişi