Гипотеза РНК-мира продолжает получать подтверждения. Группе ученых из Чикагского университета удалось доказать, что молекулы РНК выступают катализаторами не только трансляции (синтеза белка по готовой матричной РНК), но и сплайсинга.
На стадии транскрипции в клеточном ядре на основе ДНК происходит синтез молекулы РНК, кодирующей определенный ген. У эукариот гены состоят из экзонов – кодирующих последовательностей и интронов – некодирующих последовательностей. При созревании РНК интроны вырезаются, а экзоны могут сшиваться обратно в разных сочетаниях, например, первый, второй и четвертый. Или первый, третий и пятый. Этот процесс называется альтернативным сплайсингом. Его роль заключается в том, что один ген может кодировать несколько вариантов белков. Это повышает многообразие белков и компактность хранения генетической информации. Обычно разные варианты белков встречаются на разных стадиях развития организма или в разных тканях. Кроме самой матричной РНК (мРНК) в сплайсинге участвуют белки и малые ядерные РНК (мяРНК), они формируют так называемую сплайсосому (от слова сплайсинг и греческого слова «сома» - тело).
Еще один аргумент в пользу того, что мяРНК катализируют сплайсинг, заключается в ранее доказанном сходстве между определенным типом мяРНК и так называемыми интронами второй группы. Интроны второй группы – это молекулы РНК, рибозимы, обнаруживаемые в организмах представителей всех трех доменов живой природы (архей, бактерий и эукариот). Они способны к самостоятельному сплайсингу.
Таким образом, были известны две вещи: во-первых, в сплайсосоме присутствуют мяРНК, во-вторых, некоторые мяРНК очень похожи на РНК, обладающие каталитической активностью. Вместе эти факты наводили на мысль, что именно мяРНК катализируют разрезание и сшивание мРНК во время сплайсинга.
Именно эту гипотезу и доказали авторы данной работы. Было известно, что непосредственно в катализе сплайсинга участвуют атомы металлов. Исследователи обнаружили, что атомы металлов связаны с мяРНК U6, и что эта РНК взаимодействует именно с теми фрагментами мРНК, где происходят события сплайсинга. В работе также было найдено еще большее сходство между U6 и интронами второй группы.
Что все это значит? На пути от генетической информации, записанной в ДНК, к белку есть несколько стадий. Давно было обнаружено, что каталитические РНК играют огромную роль в трансляции – синтезе белка на основании мРНК на рибосоме. РНК есть в рибосоме, они даже образуют ее каталитический центр. Транспортные РНК поставляют к рибосомам аминокислоты и обеспечивают перекодирование РНК (и, соответственно, ДНК) в белок. Теперь понятно, что и на более ранней стадии, во время сплайсинга, каталитические РНК также играют большую роль.
Похоже, что роль каталитических РНК все предыдущие годы заметно недооценивалась. Их ключевая роль обнаруживается во многих процессах, в особенности тех, что появились на ранних стадиях развития жизни. Близкие родственники таких каталитических РНК обнаруживаются во всех живых организмах, даже примитивных. Эти два факта укрепляют позиции теории РНК-мира, теории, согласно которой в самом начале не было ни белков, ни ДНК, только РНК – и как хранилище генетической информации, и как катализаторы процессов жизнедеятельности.
