Ethidiumion.

Dat losse nucleïnezuren in de oersoep uit zichzelf zijn gaan polymeriseren tot RNA of DNA, wordt veel aannemelijker als je aanneemt dat ze hulp kregen van andere moleculen. Bijvoorbeeld van ethidiumionen, claimt Nicholas Hud (Georgia Institute of Technology) deze week op de website van PNAS.

Tot nu toe is het een raadsel hoe RNA of DNA ooit heeft kunnen ontstaan. Tegenwoordig worden deze ketenmoleculen aan elkaar gebreid door eiwitcomplexen, als kopie van andere ketens. Maar die eiwitten worden ook weer gevormd aan de hand van de genetische code die in datzelfde DNA ligt opgeslagen. Een klassiek kip-of-eiprobleem dus.

Veel onderzoekers nemen aan dat de code (dus RNA, DNA of een ander polynucleotide) het eerst moet zijn ontstaan, waarbij de keten in eerste instantie zijn eigen verdubbeling katalyseerde. Zonder hulp dus van eiwitten, die pas later in de evolutie zouden zijn gevormd.

Het vervelende is alleen dat nucleïnezuren uit zichzelf nauwelijks willen polymeriseren. Oligonucleotiden van een paar basenparen vormen zich nog wel maar de keten bijt al heel snel letterlijk in zijn eigen staart, en vormt dan een gesloten ring die niet langer meer wordt.

Hud stelt nu dat je dat laatste effect kunt voorkomen met een ‘intercalator’ die, tussen twee DNA-basenparen in, een extra brug tussen beide ketens slaat. Daardoor wordt dat uiteinde zo rigide dat ringvorming (‘cyclisatie’) niet meer optreedt.

De intercalator kan tevens bevorderen dat zich ongelijke basenparen (dus A niet met nog een A maar met een T, en C met G) vormen, wat bij spontane polymerisatie helemaal niet zo vanzelfsprekend is.

In PNAS laat Hud nu zien dat ethidiumionen (officieel 3,8-diamino-5-ethyl-6-fenylfenanthridinium) inderdaad deze rol kunnen vervullen. Ethidiumbromide is een bekende intercalator; vanwege zijn fluorescerende eigenschappen wordt het nogal eens gebruikt in het lab als label voor DNA. Maar het blijkt dus ook de spontane vorming van DNA-fragmenten van zeker 100 basenparen te kunnen katalyseren, uit een soepje waar maar een heel lage concentratie nucleïnezuren of oligonucleotiden in zit.

Met minstens één ander molecuul (werktitel aza3) lukt het ook, alleen krijg je dan A-A basenparen in plaats van A-T, wat dan weer niet de bedoeling is.

Hud spreekt van een ‘midwife molecule’ (letterlijk vroedvrouwmolecuul). Hij vermoedt dat in de oersoep wel wat anders zal hebben gezeten dan ethidium, maar het proefje bewijst in elk geval dat het in principe zo gegaan kán zijn.

bron: Georgia Institute of Technology

Onderwerpen