अनसुना: कैसे आरएनए, अमीनो एसिड शुरुआती पृथ्वी पर जुड़ा हो सकता है

जीवन के बीच एक साझेदारी पर निर्भर करता है शाही सेनाजो निर्देशों को संग्रहीत करता है, और प्रोटीनजो बिल्डिंग और रनिंग सेल का काम करते हैं। लेकिन इस साझेदारी ने लंबे समय से हैरान होने वाले वैज्ञानिकों को कैसे शुरू किया। एक प्रोटीन बनाने के लिए, घटक अमीनो एसिड को आरएनए द्वारा एन्कोड किए गए क्रम में जोड़ा जाना चाहिए। आज, राइबोसोम नामक एक जटिल जैविक मशीन इस कार्य को संभालती है – लेकिन प्रत्येक अमीनो एसिड के बाद ही एक आरएनए एडाप्टर पर पहले “लोड” होता है। कैच यह है कि इस लोडिंग के लिए जिम्मेदार एंजाइम स्वयं प्रोटीन हैं, जो एक चिकन-और-अंडे की पहेली बनाते हैं, जिसने दशकों से रसायनज्ञों को साज़िश की है।

एक नया अध्ययन में प्रकृति इस पहेली को कैसे हल किया जा सकता है, इसकी एक झलक प्रदान करता है। यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन के शोधकर्ताओं ने पाया कि एमिनोएसिल-थिओल्स नामक सरल अणु एंजाइमों के बिना आरएनए से अमीनो एसिड को जोड़ सकते हैं।

एमिनो एसिड को मोतियों और आरएनए के रूप में थ्रेड के रूप में सोचें। आज कोशिकाओं में, एंजाइम उन्हें एक साथ स्ट्रिंग करने के लिए कुशल हाथों के रूप में कार्य करते हैं। टीम ने दिखाया कि, सही परिस्थितियों में, अमीनोएसिल-थिओल्स के साथ मोतियों को सादे पानी में धागे के लिए खुद को जकड़ सकता है, बहुत शुरुआती पृथ्वी पर।

अधिक हड़ताली, यह अमीनोसील-थिओल रसायन विज्ञान अन्य, अधिक प्रतिक्रियाशील अणुओं पर आरएनए का पक्षधर है, जो एक अप्रत्याशित चयनात्मकता है जिसमें चकित रसायनज्ञ हैं।

“यह उल्लेखनीय है कि आरएनए, जो अपेक्षाकृत अप्राप्य है, अधिक प्रतिक्रियाशील प्रजातियों की उपस्थिति के बावजूद पानी में अमीनोएसिलेशन से गुजरता है,” यूसीएल के एक रसायनज्ञ टॉम शेपर्ड ने कहा।

उन्होंने कहा कि रसायन विज्ञान कई अमीनो एसिड में मजबूत दिखाई देता है और सरल रूप से पर्याप्त है कि अन्य प्रयोगशालाओं को इसे पुन: पेश करने में सक्षम होना चाहिए। आरएनए को एक स्पष्ट रासायनिक लाभ देकर, एमिनोसेल-थिओल्स ने प्रोटीन संश्लेषण के पहले चरणों के लिए मार्ग प्रशस्त किया हो सकता है।

जीवन की शुरुआत का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों के लिए, यह खोज रसायन विज्ञान के एक चतुर बिट से अधिक है: यह एक ऐसी सफलता है जो जीवन के दो निर्माण ब्लॉकों को उन स्थितियों में एक साथ जोड़ती है जो अरबों साल पहले मौजूद हो सकती थीं।

शेपर्ड ने कहा, “पिछले शोध में अक्सर देखा जाता है कि पेप्टाइड्स (अमीनो एसिड की श्रृंखलाएं) कैसे बन सकती हैं या न्यूक्लियोटाइड कैसे बन सकते हैं, लेकिन शायद ही कभी दोनों कैसे बातचीत कर सकते हैं।” “इस काम को महत्वपूर्ण बनाता है कि यह आरएनए और अमीनो एसिड को एक दूसरे से सीधे बात करते हुए, बिना किसी मध्यस्थ के दिखाता है।”

“यह प्रोटीन अनुवाद की उत्पत्ति और विकास की जांच करने के लिए बहुत सारे रोमांचक दिशाओं को खोलता है,” मैथ्यू पाउनर, जिन्होंने काम का नेतृत्व किया, ने कहा।

चयनात्मकता और आश्चर्य

शोधकर्ताओं ने जो सबसे ज्यादा मारा, वह सिर्फ इतना नहीं था कि प्रतिक्रिया ने काम किया, लेकिन इसने इस तरह की अलौकिक सटीकता दिखाई। आरएनए पर लटके हुए अमीनो एसिड इस तरह से समाप्त होते हैं जो दर्शाता है कि जीवन आज तक कैसे करता है।

पॉनर ने कहा कि प्रतिक्रियाशीलता खोज का दिल था: “अगर मुझे केवल एक चीज चुननी थी जो सबसे अधिक आश्चर्यजनक थी, तो यह अमीनोएसिल-थिओल्स और आरएनए के बीच अप्रत्याशित प्रतिक्रिया होगी, जिसके कारण न्यूट्रल पीएच में अभूतपूर्व चयनात्मकता हुई।”

शेपर्ड ने एक और दिलचस्प पहलू बताया। थियोस्टर को एक बार पेप्टाइड्स के लिए सरल अग्रदूत माना जाता था, लेकिन अध्ययन में पाया गया कि वे पेप्टाइड्स बनाने में अच्छे नहीं हैं। “इसके बजाय,” उन्होंने कहा, “उन्होंने एक अलग भूमिका निभाई होगी: आरएनए पर अमीनो एसिड का मार्गदर्शन करना।”

इससे भी अधिक स्पष्ट रूप से, टीम ने पाया कि एक साधारण रासायनिक स्विच आधुनिक प्रोटीन संश्लेषण के दो प्रमुख चरणों को अलग कर सकता है। थियोस्टर के साथ, अमीनो एसिड अधिमानतः आरएनए से जुड़ते हैं। लेकिन जब उन्हीं अणुओं को थियोसिड्स में परिवर्तित किया जाता है, तो रसायन विज्ञान फ़्लिप करता है, इसके बजाय पेप्टाइड बॉन्ड के गठन के पक्ष में। इसका मतलब है कि प्रोटीन बिल्डिंग के दो चरण-आरएनए-चार्जिंग और पेप्टाइड-लिंकिंग-को एक ही समाधान में लेकिन सक्रियण के अलग-अलग रासायनिक तरीकों के तहत किया जा सकता है।

टीम वहां नहीं रुकी। उन्होंने यह भी पता लगाया कि ये एमिनोएसिल-थिओल्स कहां से आए होंगे। उनके प्रयोगों ने सुझाव दिया कि वे सरल अग्रदूतों जैसे नाइट्राइल्स और थिओल्स से बन सकते हैं, यहां तक ​​कि फ्रिगिड परिस्थितियों में भी जो अवयवों को केंद्रित करते हैं और प्रतिक्रियाओं को पूरा करते हैं। इसका तात्पर्य है कि अमीनो एसिड को आरएनए से जोड़ने वाली रसायन विज्ञान में दुर्लभ सेटिंग्स की आवश्यकता नहीं हो सकती है: यह एक युवा पृथ्वी के तालाबों या जमे हुए पूल में सामने आ सकता है।

पनर और शेपर्ड दोनों ने सहमति व्यक्त की कि यह रसायन विज्ञान सिर्फ एक शुरुआती बिंदु है। पेप्टाइड्सअब तक बनाए गए बहुत कम हैं, और यह पता लगाना कि उन्हें कैसे विस्तारित किया जाए, अगली चुनौती होगी।

शेपर्ड ने कहा, “कोई अमीनोएसिलेशन प्रतिक्रिया में जटिलता के क्रमिक विकास की कल्पना कर सकता है,” पेप्टाइड्स पर आरएनए द्वारा नियंत्रण के स्तर को बढ़ाने के लिए अग्रणी, और इसलिए एक आदिम कोडित पेप्टाइड संश्लेषण का विकास। “

अनिरान मुखोपाध्याय दिल्ली से प्रशिक्षण और विज्ञान संचारक द्वारा एक आनुवंशिकीविद् हैं।