Náttúrufræðingurinn - 2004, Page 46

Náttúrufræðingurinn
mynd. Prótín eru sett saman úr 20
mismunandi amínósýrum sem
raðað er eftir fyrirsögn RNA-
sameinda, afrita af genum, í peptíð-
keðjur sem oft eru nokkur hundruð
amínósýrur á lengd. Þetta er gert á
ríbósómum í umfrymi frumna. En
amínósýrumar berast ekki beint á
mRNA-mótið heldur em þær fyrst
tengdar hver við sína tRNA-sam-
eind og það em tRNA-sameindimar
en ekki amínósýrurnar sjálfar sem
tengjast mRNA-mótinu. Tenging
amínósýra og tRNA er hvötuð af
svonefndum espunarensímum og
er sérstakt ensím fyrir hverja amínó-
sým. Hver tRNA-sameind greinir
þriggja kima röð (tákna) á mRNA-
sameindirtni og tengist henni með
vetnistengjum. Jafnframt tengjast
tRNA-sameindirnar ríbósómunum
en þar em þrjú set fyrir þær. Við
tengingu tveggja amínósýra, sem
RNA ríbósómanna annast, færist
mRNA-sameindin um þrjú kirni,
tRNA án amínósýru er fjarlægt og
næsta tRNA með amínósým kemst
að á ríbósóminu. Þannig lengist
keðjan þar til komið er að stöðvun-
armerki nálægt enda mRNA-sam-
eindarinnar.
Hvernig í ósköpunum gat líf-
vísirinn komið á þessari merkilegu
skipan? Utilokað er að það hafi gerst
44
í einu skrefi, heldur ekki í tveimur
eða þremur, en hvert skref sem
stigið var í áttina hefur þurft að vera
lífvísinum fremur í hag en óhag.
Ymsar tilgátur hafa verið settar fram
um upphaf prótínsmíðar en senni-
legastar em þær sem gera ráð fyrir
að efnakerfi prótínsmíðar hafi
þróast úr eftirmyndunarkerfi RNA-
lífvísisins. Sú þeirra sem hefur verið
einna best útfærð gerir ráð fyrir að
stakar amínósýrur hafi þegar á
RNA-skeiðinu verið tengdar með
hjálp ríbósímvirkni við 3'OH-enda
RNA-sameinda og markað þær
þannig til eftirmyndunar.20 Fjöl-
liðunarríbósím lífvísisins hafi þekkt
endamerkið og eftirmyndað frá því.
Þessir sérstöku endar voru sam-
kvæmt tilgátunni forverar tRNA-
sameinda nútímans, sem allar bera
greinileg skyldleikamerki þótt þær
tileinki sér mismunandi amínósýmr
(7. mynd, sjá einnig 6. mynd). Ríbó-
sím sem tengt gátu amínósýrur
saman í stuttar keðjur kunna líka að
hafa verið til staðar í lífvísinum.
Vandinn er mestur að skýra hvernig
tenging amínósýra í keðjur eftir
fyrirsögn RNA-móts kom til sög-
unnar og þróaðist þannig að úr varð
sú samsvörun kirnaþrennda og
amínósýra sem einkennir nútíma-
lífverur. Óvissa ríkir einnig um
!
.
7. mynd. Líkan af tRNA-sameind. tRNA-
sameindir eru 75-95 kirni á lengd. Þær
hafa allar tnjög svipaða þrívíddar-
tyggingu.
uppmna ríbósóma þótt líklegt megi
telja að þau hafi þróast úr ríbósím-
um, ef til vill úr ríbósímum eftir-
myndunar, sem fyrir vom á RNA-
skeiðinu.
Fyrstu RNA-mótin sem notuð
voru hljóta að hafa verið RNA-
sameindir sem fyrir vom í lífvís-
unum og peptíðkeðjurnar sem
mynduðust geta ekki hafa verið
mjög sérvirkar. Einhver not hafa
samt verið fyrir þær. Ef til vill hafa
þær verið ríbósímum til aðstoðar og
eflt hvötunargetu þeirra. Líklega
hafa aðeins fáar amínósýrur verið
notaðar í upphafi og samsvörun
kirnaþrennda og amínósýra hefur
varla verið nákvæm, en smám
saman hefur amínósýmnum fjölgað
í 20. Hér verða ekki raktar getgátur
um einstök skref í þessu þróunar-
ferli. Aðeins skal minnt á að mönn-
um er ekki ljóst hvers vegna einmitt
þessar 20 amínósýrur völdust til
prótínsmíðar en miklu fleiri amínó-
sýmr em þekktar í lífheiminum. At-
hyglisvert er þó að nokkrar þær
amínósýrur sem algengastar vom í
tilraun Stanley Millers21 og mest
finnst af í kolefnisauðugum loft-
steinum em einmitt notaðar til pró-
tínsmíðar.22 Loks skal þess getið að
enn ríkir óvissa um það hvort
samsvömnin sem svo árla í sögu
J