转运RNA它的作用(转运RNA存在部位)

生命的起源一直是现代科学最关心的问题之一。要解决这个难题，我们仍然需要找到太多问题的答案。我们所知的生命实际上是基于一个复杂的相互作用网络，它发生在纳米尺度上，与数千种不同的分子有关。在生物细胞中，有这样一个每天重复无数次的基本过程——复制。

储存在DNA中的遗传信息包含了制造生物体发育、生长和生存所必需的蛋白质的所有指令。通过复制过程，蛋白质可以复制这些编码在DNA分子中的遗传信息，然后在细胞分裂时将这些信息平均分配给两个子细胞。然后，这些信息会被选择性地“转录”成信使RNA(mRNA)分子，信使RNA会被“翻译”成氨基酸链，最终形成蛋白质。

在将信使RNA“翻译”成蛋白质的过程中，有一种RNA起着核心作用——转运RNA(tRNA)。在这个过程中，转运RNA负责将信使RNA翻译成蛋白质，确保每个特定蛋白质中包含的氨基酸链按照相应的顺序排列。

科学家们想知道，当早期地球上的第一个生命开始进化时，运输RNA的作用是如何产生的。

这个问题其实涉及到早期生命进化研究中一个由来已久的“先有鸡还是先有蛋”的问题:基因信息的转录需要蛋白质，而蛋白质的合成又依赖于基因信息的转录。那么，制造蛋白质所需的DNA序列和转录、翻译DNA所需的蛋白质，哪一个是第一个？

现在，慕尼黑大学的一组研究人员发表了一项新的研究，为如何解决这一问题提供了新的见解。

复制和翻译作为生命进化的早期过程，和其他过程一样，不是一蹴而就的，而是进化过程积累的结果。在其发展过程中，一些基本现象，如自我复制、自我催化、自我组织和区室化，可能发挥了重要作用。一般来说，这些物理和化学过程完全是由环境中的非平衡条件驱动的，例如温度变化。

含有遗传信息的转运RNA是生物圈中最古老的分子之一。在新的研究中，几位生物物理学家对运输RNA的遗传密码做了微小的改变。他们使用了一套模拟现代转录RNA特征形式的互补DNA链，每条链都包含两个“发夹”结构。所谓发夹是一种细长的环状结构，可以部分自互补。

通过少量修饰，转运RNA折叠成双发夹结构。|图片来源:A. Kühnlein et。艾尔。/eLife

在测试了它们的序列后，研究人员发现，这些带有微小突变的“早期”形式的转运RNA可以自主相互作用，并自我组装成复制因子，当外部温度条件发生变化时，这些复制因子可以复制存储在它们序列中的信息。

温度变化通过四个过程驱动复制过程:首先，通过快速冷却，发夹将被激活，形成封闭的构象；然后，从分子池中提取的互补链将与模板链的信息匹配部分配对；随着时间的推移，一条链中发夹的波动可以促进与相邻链的杂交，形成稳定的主链；然后在短时间内温度骤然升高时，模板链会与新形成的复制因子分离，两者都可以作为模板链存在于下一轮复制中。

发夹结构可以帮助基因链与相邻链杂交。|图片来源:A. Kühnlein et。艾尔。/eLife

也就是说，这样的系统可以通过互补配对形成复合物。根据配对模式，八个这样的复制因子可以组合在一起编码成4位二进制码，实现指数信息复制能力。这是一个重要的发现，说明复制机制对错误累积导致的系统崩溃有很强的抵抗力。复制因子复合物本身的结构与现代转运RNA的结构相似的事实表明，在转运RNA分子承担其现代角色并将信使RNA序列翻译成蛋白质之前，早期转运RNA可能已经参与了分子复制过程。

研究人员表示，在生命进化的早期，作为复制和翻译之间的连接，转运RNA可以为“先有鸡还是先有蛋”的问题提供解决方案。证明了信息的复制只能通过类转运RNA分子之间的相互作用来实现，而这个过程是由外部非平衡物理环境驱动的，比如实验中的热振荡。不依赖于特定的酶或催化，只依赖于序列互补。

这些实验加深了生物学家对早期生命起源的理解，阐明了运输RNA在用于翻译之前的作用，同时也让生物化学家离在实验室制造自我复制的分子机器的目标更近了一步。

#参考源:

https://elifesciences.org/articles/63431

https://www . lmu . de/en/news room/news-and-events/news/origin-of-life-the-chicken and-egg-problem . html