Krishnamurthy en zijn collega’s hebben in recente studies aangetoond dat ‘chimerische’ moleculaire strengen die voor een deel uit DNA en voor een deel uit RNA bestaan dit probleem mogelijk hebben kunnen omzeilen, omdat ze in staat zijn complementaire strengen te vormen op een minder kleverige manier, wat de gemengde strengen toelaat redelijk gemakkelijk uit elkaar te gaan.
Chimerisch betekent in essentie monsterachtig en het verwijst naar de Chimaera, een mytisch driekoppig fabeldier dat bestond uit delen van een leeuw, een geit en een slang. In de biologie wordt het gebruikt voor planten of dieren die genetisch materiaal hebben van verschillende rassen of soorten en hier slaat het dus op de mengeling van RNA en DNA in een enkele streng.
De scheikundigen van Scripps Research hebben de laatste jaren in veel geciteerde studies ook aangetoond dat de eenvoudige ribonucleoside en deoxynucleoside bouwstenen – van respectievelijk RNA en DNA – ontstaan kunnen zijn onder zeer gelijkaardige chemische omstandigheden op de jonge aarde.
Daarnaast konden ze in 2017 melden dat de organische verbinding DAP – diamidofosfaat – de hoofdrol kan gespeeld hebben in het proces van het veranderen van de ribonucleosiden en het elkaar rijgen van de ribonucleosiden tot de eerste RNA-strengen.
De nieuwe studie die de scheikundigen nu gepubliceerd hebben, toont aan dat DAP onder gelijkaardige omstandigheden ook hetzelfde zou gedaan kunnen hebben voor DNA, maar dan met deoxynucleosiden.
“We ontdekten tot onze verrassing dat als we DAP gebruikten om te reageren met deoxynucleosiden, dat beter werkt als de deoxynucleosiden niet allemaal hetzelfde zijn maar in de plaats daarvan mengelingen van de verschillende DNA-‘letters’, zoals A en T of C en G, zoals bij echt DNA”, zei eerste auteur van de studie Eddy Jiménez, een postdoctoraal onderzoeker in het labo van Krishnamurthy.
A, T, C en G zijn de nucleobasen in DNA, adenine, thymine, cytosine en guanine. A en T vormen steeds met elkaar een basenpaar, C en G ook.
“Nu we beter begrijpen hoe een primordiale scheikunde de eerste RNA’s en DNA’s gemaakt zou kunnen hebben, kunnen we beginnen DAP te gebruiken op mengelingen van de ribonucleoside en deoxynucleoside bouwstenen om te zien welke chimerische moleculen er gevormd worden en of die zich kunnen vermenigvuldigen en evolueren”, zei Krishnamurthy.
Hij merkte op dat het onderzoek ook ruime praktische toepassingen kan hebben. De kunstmatige synthese van DNA en RNA – bijvoorbeeld in de ‘PCR’ techniek die aan de basis ligt van de COVID-19-testen – is een grote wereldwijde industrie maar ze is afhankelijk van enzymen die redelijk broos zijn en dus veel beperkingen hebben. Stabiele chemische methoden zonder enzymen om DNA en RNA te produceren kunnen in veel omstandigheden aantrekkelijker blijken, zei Krishnamurthy.
De studie van Eddy Jiménez, Clémentine Gibard en Ramanarayanan Krishnamurthy van Scripps Research is gepubliceerd in Angewandte Chemie. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van Scripps Research.
Leave a Reply