Os cientistas propuseram um novo modelo que descreve como as antigas moléculas de RNA podem ter adquirido a capacidade de se cortarem. Esta capacidade de autocorte, ou autoclivagem, é considerada crucial para a evolução da vida baseada em RNA antes do surgimento das proteínas e do DNA. O modelo, apresentado na revista Nature Chemistry, lança luz sobre os processos químicos que poderiam ter levado à origem e à diversidade das ribozimas, moléculas de RNA que podem atuar como catalisadores.

As ribozimas são componentes essenciais da hipótese mundial do RNA, que sugere que o RNA precedeu as proteínas como as principais moléculas catalíticas e transportadoras de informações no início da vida. Essas moléculas de RNA precisariam da capacidade de autoclivagem em locais precisos para regular sua própria replicação, processamento e função.

O novo modelo, desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Pós-Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST), no Japão, propõe que a autoclivagem pode ter surgido da interação entre moléculas de RNA e espécies químicas simples, como íons metálicos e pequenas moléculas orgânicas. , em um ambiente prebiótico.

“Propomos que a autoclivagem do RNA poderia ter se originado de reações não enzimáticas, impulsionadas pela reatividade química do próprio RNA, juntamente com a assistência de íons metálicos e outras moléculas pequenas que eram abundantes na Terra pré-biótica”, explicou o autor correspondente, Dr. . Ryuichi Masui, líder de equipe da Unidade de Química Precursora do OIST.

O modelo sugere que certas sequências de RNA, chamadas ribozimas em gancho, poderiam ter se auto-clivado através de uma reação química específica chamada reação de transesterificação. Esta reação envolve a transferência de um grupo fosfato de uma molécula de RNA para outra, resultando na clivagem da estrutura do RNA.

Os pesquisadores testaram seu modelo usando moléculas sintéticas de RNA e descobriram que a presença de íons metálicos, como magnésio ou cálcio, aumentou significativamente a taxa de autoclivagem em ribozimas em gancho. Eles também identificaram uma pequena molécula orgânica, o imidazol, que acelerou ainda mais a reação de autoclivagem.

Segundo o modelo, essas espécies químicas prebióticas poderiam ter atuado como catalisadores, promovendo a autoclivagem de moléculas de RNA e facilitando a evolução de ribozimas mais complexas e diversas.

As descobertas fornecem novos insights sobre a origem das moléculas catalíticas de RNA e oferecem suporte para a hipótese mundial do RNA. O estudo destaca o papel potencial de reações não enzimáticas, íons metálicos e pequenas moléculas orgânicas no surgimento de sistemas de RNA auto-replicantes e funcionais nos estágios iniciais da evolução da vida.

"Nosso modelo sugere que a auto-clivagem do RNA poderia ter surgido de processos químicos simples, preparando o terreno para o surgimento de moléculas de RNA mais complexas e eventualmente levando à origem da vida", concluiu o Dr. Masui.