Gli scienziati pensano da tempo a quando l’RNA ha iniziato la vita sulla Terra 4 miliardi di anni fapoteva costruire solo edifici piccoli e semplici. Ma una nuova ricerca mostra che le molecole di RNA presenti in natura possono formare geometrie grandi e complesse, come filamenti e gabbie. Ora gli scienziati si chiedono se queste strutture esistessero all’inizio della vita.
Secondo la teoria nota come L’ipotesi del mondo a RNALe forme di vita basate sull’RNA hanno preceduto le attuali forme di vita basate sul DNA e sulle proteine. RNAun cugino molecolare del DNA, svolge ancora un ruolo nelle cellule moderne ma non funziona come un gene primario. Al contrario, le specie antiche utilizzavano l’RNA per immagazzinare informazioni genetiche e apportare modifiche come enzimi stazionari.
Alla fine le proteine prevalgono come enzimi, forse perché possono ripiegarsi calcoli vari oltre all’RNA. Questo perché le proteine sono costituite da 20 tipi di subunità, chiamate amminoacidi, ciascuna delle quali ha una struttura unica, mentre l’RNA è composto solo da quattro subunità, chiamate nucleotidi, che utilizzano tutte le stesse condizioni.
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Inizialmente gli scienziati pensavano che solo le proteine fossero sufficientemente diverse da potersi assemblare in grandi strutture, ma un nuovo studio ha dimostrato che anche l’RNA, sebbene molto limitato nella sua diversità, ha la capacità di creare queste grandi disposizioni. Il sondaggio è stato inviato in precedenza al server di stampa bioRxiv 1 luglio e non è stato ancora sottoposto a peer review.
“Abbiamo dimostrato che l’RNA può fare cose che non abbiamo mai visto prima”, ha detto uno degli autori dello studio Lin Huangun biologo dell’RNA presso l’Università Sun Yat-Sen in Cina. “Ciò suggerisce che all’inizio della vita l’RNA può assemblarsi in tutti i tipi di forme”, ha detto a WordsSideKick.com.
Huang e i suoi colleghi avevano ipotizzato che le molecole di RNA potessero connettersi insieme se avessero sequenze che si ripiegavano in “anse a forma di bacio”. Ciò accade quando il filamento di RNA si avvolge su se stesso, formando una struttura simile ad un cappio su un laccio di scarpe. Quando i cicli di diversi RNA si uniscono, o “si baciano”, le molecole possono connettersi e formare strutture più grandi, propongono i ricercatori.
Dopo aver analizzato la sequenza di RNA, i ricercatori hanno trovato una famiglia di molecole di RNA codificate da batteriofagi – batteri che infettano i batteri – che formano questi anelli. Hanno purificato molte di queste molecole di RNA in laboratorio, hanno permesso loro di assemblarsi in un piatto e hanno fotografato le loro strutture utilizzando la microscopia crioelettronica.
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Hanno scoperto che alcune molecole di RNA formano lunghi filamenti. Sono come fibre a base proteica come il citoscheletro cellulare, un’impalcatura che partecipa a molte funzioni, tra cui la modellazione e il movimento della cellula.
Alcune molecole di RNA si assemblano in grandi gabbie come i normali virus. Alcuni di loro hanno preso la forma di un icosaedro, una forma 3D composta da 20 triangoli equilateri e simile a un pallone da calcio. Molti virus, incl virus dell’herpesimpacchettano il loro genoma in icosaedri a base proteica chiamati capsidi. Ciò solleva la domanda: i capsidi basati su RNA possono assemblare genomi in un mondo a RNA?
Le strutture dell’RNA si assemblano in grandi icosaedri come capsidi virali a base di proteine.
(Credito fotografico: Lin Huang)
Questo lavoro dimostra che l’RNA ha la capacità di assemblarsi in queste sottili strutture durante l’RNA, ha detto Huang, ma ciò non prova che ciò sia realmente accaduto.
“Penso che il problema siano i confini naturali” Anna Medvegyun biologo evoluzionista dell’Università Eötvös Loránd in Ungheria, ha detto a WordsSideKick.com via e-mail. “Queste strutture potrebbero essere costruite nel luogo in cui si trovava il Mondo del pensiero RNA?” ha detto Medvegy, che non era coinvolto nel nuovo progetto.
Se gli scienziati potessero ricreare queste condizioni naturali all’inizio della vita, ad esempio alte temperature e basso pHe stanno ancora cercando di fermare queste strutture, il che rafforzerà l’idea che esistano nel mondo dell’RNA, ha detto.
Sebbene le gabbie e i filamenti di RNA fossero grandi, il team di Huang li ha prodotti utilizzando solo brevi filamenti di RNA, ciascuno non più di 200 unità. Medvegy ha affermato che gli RNA lunghi sono inclini a sfilacciarsi, quindi se i filamenti corti possono assemblarsi in queste strutture, ciò dà più possibilità che queste molecole a più piani possano formarsi nel mondo dell’RNA.
Un’altra questione è se questi complessi di RNA attualmente si assemblano all’interno dei virus batteriofagi da cui derivano. Finora, il team di Huang ha visto queste strutture formarsi in una piastra di laboratorio, quindi devono determinare se i fattori all’interno dei batteri, come le proteine, possono interferire o consentire la loro formazione all’interno delle cellule.
Oltre a fornire informazioni sulle origini della vita, queste gabbie di RNA potrebbero avere applicazioni nella biotecnologia, pensa Huang. Sono in corso sforzi per utilizzare il DNA ripiegato in “Origami del DNA“per fornire farmaci alle cellule, e Huang pensa che il cugino più vecchio del DNA, l’RNA, potrebbe un giorno svolgere un ruolo simile in medicina.
Ren, Y., Zhang, Z., Chen, K., Li, M., Xie, Y., Bai, T., Huang, B., Xiao, B., Westhof, E., Lilley, DMJ, Wang, J., Miao, Z., Wei, X., & Huang, L. (2026). Gli assemblaggi strutturali del mondo a RNA. bioRxiv.
