Las ribozimas son componentes esenciales de la hipótesis del mundo del ARN, que sugiere que el ARN precedió a las proteínas como las principales moléculas catalíticas y portadoras de información en las primeras etapas de la vida. Estas moléculas de ARN habrían necesitado la capacidad de autoescindirse en lugares precisos para regular su propia replicación, procesamiento y función.
El nuevo modelo, desarrollado por investigadores de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) en Japón, propone que la autoescisión podría haber surgido de la interacción entre moléculas de ARN y especies químicas simples, como iones metálicos y pequeñas moléculas orgánicas. , en un ambiente prebiótico.
"Proponemos que la autoescisión del ARN podría haberse originado a partir de reacciones no enzimáticas, impulsadas por la reactividad química del propio ARN, junto con la ayuda de iones metálicos y otras moléculas pequeñas que abundaban en la Tierra prebiótica", explicó el autor correspondiente, el Dr. Ryuichi Masui, líder de equipo de la Unidad de Química Precursora de OIST.
El modelo sugiere que ciertas secuencias de ARN, llamadas ribozimas en horquilla, podrían haberse autoescindido mediante una reacción química específica llamada reacción de transesterificación. Esta reacción implica la transferencia de un grupo fosfato de una molécula de ARN a otra, lo que resulta en la escisión de la columna vertebral del ARN.
Los investigadores probaron su modelo utilizando moléculas de ARN sintéticas y descubrieron que la presencia de iones metálicos, como magnesio o calcio, mejoraba significativamente la tasa de autoescisión en las ribozimas en horquilla. También identificaron una pequeña molécula orgánica, el imidazol, que aceleró aún más la reacción de autoescisión.
Según el modelo, estas especies químicas prebióticas podrían haber actuado como catalizadores, promoviendo la autoescisión de las moléculas de ARN y facilitando la evolución de ribozimas más complejas y diversas.
Los hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre el origen de las moléculas catalíticas de ARN y ofrecen apoyo a la hipótesis del mundo del ARN. El estudio destaca el papel potencial de las reacciones no enzimáticas, los iones metálicos y las pequeñas moléculas orgánicas en la aparición de sistemas de ARN funcionales y autorreplicantes en las primeras etapas de la evolución de la vida.
"Nuestro modelo sugiere que la autoescisión del ARN podría haber surgido de procesos químicos simples, preparando el escenario para la aparición de moléculas de ARN más complejas y, finalmente, conduciendo al origen de la vida", concluyó el Dr. Masui.
