Normalmente, para que un gen (DNA) sintetice la proteína que codifica (i.e. insulina,etc), el DNA , en el núcleo de la célula, se copia en RNA mensajero(mRNA), este se traslada al citoplasma de la célula como RNA de transferencia (tRNA) ,que se pega a los ribosomas y empiezan a sintetizar la proteína de acuerdo al código del gen (DNA) en cuestión. En corto toda proteína normalmente se genera siguiendo este patrón: DNA—mRNA—tRNA+ribosomas—proteínas. Se sabe tambíen que el RNA se puede convertir en DNA (gracias a la enzima reverse transcriptasa) y luego la síntesis de la proteína sigue el proceso indicado arriba para sintetizar la proteína en cuestión. Este camino de RNA—DNA—mRNA—tRNA + ribosomas— proteína ,es frecuentemente utilizado por virus como el HIV, SARSCoV2 y muchos otros para producir sus proteinas dentro de las células que infectaron.
La gran pregunta y enigma es si la vida empezó a partir del DNA ó del RNA.
Es el último enigma del huevo y la gallina. La vida no funciona sin pequeñas máquinas moleculares llamadas ribosomas, cuyo trabajo es traducir genes en proteínas. Pero los ribosomas mismos son necesarios para producir RNA y proteínas. Entonces, ¿cómo surgió la primera vida?
El grupo de investigadores liderado por Carell pueden haber dado el primer paso para resolver este misterio, de acuerdo a su reciente investigación publicada en Nature ( https://doi.org/10.1038/s41586-022-04676-3).
Los investigadores han demostrado que las moléculas de RNA pueden producir proteínas cortas llamadas péptidos por sí mismas, sin necesidad de ribosomas. Además, esta química funciona en condiciones que probablemente se presentan en la Tierra primitiva.
Los investigadores que estudian el origen de la vida han considerado durante mucho tiempo que el RNA es el actor central porque puede transportar información genética y catalizar las reacciones químicas necesarias. Es probable que estuviera presente en nuestro planeta antes de que evolucionara la vida. Pero para dar lugar a la vida moderna, el RNA tendría que haber «aprendido» de alguna manera a producir proteínas y, finalmente, ribosomas.
Una pista de este acertijo provino de un trabajo de laboratorio anterior. En 2018, Carell y sus colegas intentaban comprender cómo se podrían haber formado las cuatro bases «canónicas» del RNA a partir de moléculas más simples. En las células modernas, estas bases de RNA (guanina, uracilo, adenina y citosina) forman las letras genéticas en el RNA mensajero (mRNA) que los ribosomas leen y traducen en proteínas. Sin embargo, otras bases de RNA «no canónicas» también son omnipresentes en las células modernas y desempeñan una variedad de funciones. Estos incluyen la unión estabilizadora entre los RNA canónicos y los «RNA de transferencia»(tRNA) que ayudan a los ribosomas a convertir el código genético del mRNA en proteínas.
Carell y sus colegas notaron que algunos de estos RNA no canónicos podrían haberse sintetizado a partir de moléculas simples en la Tierra primitiva. Ellos y otros continuaron demostrando que algunas bases no canónicas podían unirse a los aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas, lo que planteaba la posibilidad de que también pudieran unirlos en péptidos.
Ahora, el equipo de Carell informa que un par de bases de RNA no canónicas pueden hacer precisamente eso. Comenzaron con pares de hebras de RNA, cada una compuesta por cadenas de bases de RNA unidas en una cadena. Estos pares de hilos eran complementarios, lo que les permitía reconocerse y unirse entre sí. En un extremo de la primera cadena, llamada cadena «donante», incluían una base de RNA no canónica, llamada t6A, que puede unirse a un aminoácido. Al final de la segunda cadena de RNA, llamada cadena «aceptora», agregaron otra base de RNA no canónica, llamada mnm5U.
El equipo de Carell descubrió que cuando las cadenas complementarias de RNA donante y aceptor se unían, el mnm5U agarraba el aminoácido en el t6A. Con solo un poco de calor, t6A se soltó y pasó su aminoácido a mnm5U, y las hebras complementarias se disociaron y se separaron.
Pero el proceso pudo repetirse. Una segunda cadena donante que lleva otro aminoácido pudo unirse a la cadena aceptora y pasar su aminoácido, que estaba unido al primero. El proceso pudo crear cadenas peptídicas de hasta 15 aminoácidos de largo, informa el equipo en Nature( Müller,F.et.al.A prebiotically plausible scenario of an RNA–peptide world. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04676-3).
Carell y sus colegas también encontraron que cuando las cadenas de RNA complementarias que contienen pares de bases de RNA no canónicas se unen, los aminoácidos que inicialmente comparten fortalecen la unión de las dos cadenas de RNA. El resultado es que en la Tierra primitiva, la formación de péptidos y RNA puede haber sido sinérgica: los RNA pueden haber ayudado a formar péptidos y los péptidos pueden haber ayudado a estabilizar y formar RNA cada vez más largos.
Los autores dicen que esta sinergia podría haber producido una gran diversidad química de RNA, péptidos y combinaciones de los dos que luego podrían haber dado lugar a la química compleja necesaria para la vida, todo sin la necesidad de ribosomas.
Carell reconoce que el trabajo es solo «un primer peldaño». Los investigadores aún necesitan demostrar cómo las cadenas de RNA, que contienen bases canónicas o no, podrían haber seleccionado cadenas específicas de aminoácidos necesarios para las proteínas reales. Los investigadores del origen de la vida ahora tienen una idea de dónde buscar a continuación.
Ronald Palacios Castrillo, M.D.,PhD.