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協同的なRNA複製体間の自発的なネットワーク形成.

Nilesh Vaidya1, Michael L Manapat, Irene A Chen

  • 1Department of Chemistry, Portland State University, PO Box 751, Portland, Oregon 97207, USA.

Nature
|October 19, 2012
PubMed
まとめ

生命の初期には,単一の分子ではなく,協力的な分子ネットワークが関与した可能性が高い. 利己的なサイクルを凌駕する協力的なネットワークに自己組み立てられたRNA断片は,複雑性の初期の進化を示しています.

科学分野:

  • 生命の起源の研究 生命の起源の研究
  • 分子進化は分子進化である
  • システム化学 システム化学

背景:

  • 生命の出現には,生物学的情報を管理するための自己複製システムが必要でした.
  • RNAの世界では,RNAの自己複製と競争のために,低変異率が不可欠でした.
  • 理論的なモデルは,個々の分子ではなく,相互作用する分子ネットワークが,生命のような行動を維持する鍵であると示唆しています.

研究 の 目的:

  • RNAの断片から協同的な触媒サイクルとネットワークの自発的形成を調査する.
  • 協力的なRNAネットワークが,利己的なオートカタリティックサイクルと比較して,成長のダイナミクスを高めるかどうかを判断する.
  • これらの分子ネットワークの進化性を in vitro 選択によって実証する.

主な方法:

  • RNAの断片が自己複製するリボ酵素に自己組み立て.
  • 協力的な触媒サイクルとネットワーク形成の分析.
  • 協力ネットワークと利己的な自己触媒サイクルとの競争実験.
  • ネットワークの進化性を観察するためのインビトロ選択.

主要な成果:

  • RNA断片の混合物は,自発的に協力的な触媒サイクルとネットワークを形成した.

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  • 特定の3つのメンバーからなるRNAネットワークは,高度に協力的な成長ダイナミクスを示した.
  • 協同ネットワークは,直接競争するときに,利己的なオートカタリティックサイクルよりも速い成長を示した.
  • 実験室内選択により,これらのRNAネットワークの進化可能性が確認されました.

    • 結論:

    • 協同行動は,新生生命の分子段階でも有利である.
    • RNA集団は,協力を通じてより大きな複雑性を進化させる固有の能力を有しています.
    • 分子ネットワークは,孤立した分子ではなく,生命の起源において重要な役割を果たした可能性が高い.