Een mix van RNA- en DNA-bouwstenen levert dubbele spiralen op die thermodynamisch duidelijk minder stabiel zijn dan wanneer je uitgaat van puur RNA of DNA. En dus kunnen die twee tegelijkertijd zijn ontstaan, stellen Ramanarayanan Krishnamurthy en collega’s van het Scripps-instituut in Angewandte Chemie.

Die hypothese van een ‘RNA-wereld’, waarin RNA tegelijk diende als drager van genetische informatie en als katalysator voor biochemische reacties, is behoorlijk populair. Het idee is dan dat verderop in de evolutie DNA RNA verving als opslagmedium, terwijl de eiwitten waar het voor codeerde de rol van katalysator overnamen. Bij gebrek aan iets anders zou RNA ook dáár de regisseur van moeten zijn geweest.

Maar de Angewandte-publicatie wijst er nu op dat het huidige leven die eiwitten ook nodig heeft om DNA- en RNA-nucleotiden uit elkaar te houden. In een prebiotische oersoep zonder eiwitten raken ze gegarandeerd door elkaar - chemisch is het verschil te klein om ze af te houden van onderlinge reacties. Tenzij natuurlijk RNA ook in dit geval als regulerende katalysator optrad.

Krishnamurthy en collega's hebben nu uitgeprobeerd wat er in deze oersoep zou gebeuren. In commercieel gesynthetiseerde DNA-sequenties verving hij systematisch basen door RNA-equivalenten. Vervolgens testte hij de thermodynamische stabiliteit op de klassieke manier: langzaam opwarmen en kijken wanneer de strengen elkaar loslaten, wat je kunt aflezen aan de UV-absorptie van het monster.

De uitkomst was dat de stabiliteit fors daalt als funcitie van het aantal afwijkende basen. Het ‘smeltpunt’ van dubbele strengen die bestaan uit een willekeurige mix van RNA en DNA ligt soms wel 20 ºC lager dan dat van ‘pure’ strengen.

Volgens Krishnamurthy kunnen pure RNA- of DNA-strengen dus wel degelijk helemaal vanzelf de overhand krijgen boven gemengde strengen die gemakkelijker uit elkaar vallen, zelfs als de bouwstenen gemengd zijn. En dat zou weer betekenen dat RNA de opkomst van DNA niet zelf hoefde te regisseren, maar dat beide bouwstenen parallel zijn ontstaan en vervolgens door de evolutie elk in een eigen rol werden gedrukt.

Krishnamurthy oppert zelfs dat een vergelijkbaar proces er voor kan hebben gezorgd dat alle DNA- en RNA-spiralen dezelfde kant op draaien. Maar daar gaat hij wijselijk niet verder op in.

bron: Chemistry World

Onderwerpen