Hedendaags synthetase.

Verwijder alle franje van de enzymen die transfer-RNA koppelen aan het juiste aminozuur, en dan functioneren ze nog steeds. Zou goed kunnen dat het ontstaan van het leven vanaf het begin is gekatalyseerd door zulke ‘oerzymen’ en niet door RNA dat voor enzym speelde, schrijft biochemicus Charles Carter in het Journal of Biological Chemistry.

De onderzoeker van de University of North Carolina hakt hiermee in op de theorie, dat het leven in eerste instantie alleen dreef op RNA. Dat zou na zijn toevallige ontstaan eerst zichzelf zijn gaan repliceren. In eerste instantie zonder hulp van enige katalysator, totdat er (alweer toevallig) een RNA-volgorde uit rolde die als ‘ribozym’ de replicatie van zijn collegamoleculen kon bevorderen.

Dat zulk katalytisch actief RNA inderdaad bestaat, staat al jaren vast. Probleem is alleen dat de aarde slechts 4,5 miljard jaar oud is en dat statistici hebben berekend dat dat veel te kort is om het leven op deze manier te laten evolueren.

Carter heeft nu een poging gedaan om te reconstrueren wat er dan wél gebeurde. Hij richtte zich op de aminoacyl-tRNA-synthetase-enzymen, die tRNA aan aminozuren zetten. Daar bestaan eindeloos veel varianten van, maar uiteindelijk behoren ze allemaal tot slechts twee ‘superfamilies’.

Wat Carter deed was de eiwitstructuren uit die twee families over elkaar heen leggen en kijken welke onderdelen in alle varianten terugkomen. Vervolgens synthetiseerde hij die twee kale kernen, die elk bestaan uit iets van 120 aminozuurresiduen, en keek of die nog steeds katalytisch actief waren.

Dat waren ze inderdaad. De ‘oerzymen’ (Urzymes, in het Engels) bevorderen braaf de twee reacties die ze moeten bevorderen, namelijk de acylering van tRNA en de activering van de aminozuren die er aan moeten komen te hangen. De efficiëntie bedraagt ongeveer 60 procent van die van de huidige varianten, wat doet vermoeden dat ze op dit punt al een heel stuk evolutie achter de rug hadden.

Opmerkelijk is ook dat de genetische code voor beide oerzymen min of meer complementair is. Ga je nog iets verder terug in de evolutie, dan konden beide codes waarschijnlijk worden opgeslagen in dezelfde dubbele helix, waarbij elke streng codeerde voor één van de twee.

Carter vermoedt nu dat de oerzymen in dit stadium gelijk op evolueerden met RNA, en dat dat stadium moet worden gesitueerd vóór het moment dat er iets ontstond dat op leven leek. Dat zou dus inhouden dat eiwitten veel ouder zijn dan gedacht.

Hoe deze ‘eiwit-RNA-wereld’ ooit uit zichzelf heeft kunnen ontstaan,en hoe ze zichzelf in eerste instatnie repliceerde, blijft intussen nog steeds een onopgelost raadsel. Carter is nu op zoek naar een oerversie van de RNA-polymerase-enzymen die RNA-ketens opbouwen uit losse nucleïnezuren. Als dat oerzym ook blijkt te bestaan, zou dat op z’n minst een interessant stukje van de puzzel zijn.

bron: University of North Carolina

Onderwerpen