Un unico processo per il modo in cui un gruppo di molecole chiamate nucleotidi è stato creato sulla Terra primordiale, prima che la vita iniziasse, è stato suggerito da un team di ricercatori guidato dall'UCL.

I nucleotidi sono essenziali per tutta la vita sulla Terra poiché formano gli elementi costitutivi del DNA o dell'RNA, e capire come sono stati creati per la prima volta è una sfida di vecchia data che deve essere risolta per chiarire le origini della vita.

In uno studio, pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura e finanziato dall'Engineering and Physical Sciences Research Council, la Simons Foundation e la sfida delle origini della vita, ricercatori dell'UCL, L'Università di Harvard e il Massachusetts General Hospital suggeriscono un unico meccanismo chimico attraverso il quale entrambe le classi di nucleotidi, purine e pirimidine, potrebbero essersi formate insieme.

Prima di adesso, gli scienziati pensavano che le due classi di nucleotidi dovessero essere state prodotte separatamente e in condizioni reciprocamente incompatibili. Questo studio è il primo a dimostrare che sia le purine che le pirimidine possono essere formate da una comune molecola precursore che esisteva prima dell'inizio della vita.

"Forniamo una nuova prospettiva su come sono state realizzate le molecole di RNA originali e suggeriamo una semplice soluzione chimica per fornire nucleotidi sia purinici che pirimidinici alle origini della vita, " ha spiegato l'autore corrispondente, Dott. Matthew Powner (Chimica dell'UCL).

"L'RNA è la pietra angolare di tutta la vita sulla Terra e probabilmente ha portato le prime informazioni all'inizio della vita, ma la produzione di RNA richiede la disponibilità simultanea dei nucleotidi purinici e pirimidinici. Una soluzione a questo problema è rimasta inafferrabile per più di 50 anni".

Il team ha dimostrato come le purine ei nucleotidi pirimidinici possono essere entrambi assemblati sulla stessa impalcatura di zucchero per formare molecole chiamate ribonucleotidi che vengono utilizzate per costruire l'RNA.

I nucleotidi purinici e pirimidinici vengono utilizzati per creare il DNA e l'RNA. I nucleotidi purinici e pirimidinici si legano tra loro attraverso interazioni molecolari specifiche che forniscono un meccanismo per copiare e trasferire informazioni a livello molecolare, che è essenziale per la genetica, replicazione ed evoluzione. Pertanto, si ritiene che la comprensione delle origini dei nucleotidi sia la chiave per comprendere le origini della vita stessa.

Il team ha scoperto che le molecole, chiamati 8-osso-adenosina e 8-osso-inosina, che sono ribonucleotidi purinici, possono formarsi nelle stesse condizioni chimiche dei ribonucleotidi pirimidinici naturali. Hanno anche scoperto che un precursore chimico può produrre ribonucleotidi sia purinici che pirimidinici in modo divergente.

"Il meccanismo che abbiamo riportato conferisce a entrambe le classi di molecole la stessa stereochimica che si trova universalmente nell'impalcatura dello zucchero degli acidi nucleici biologici, suggerendo che i ribonucleotidi 8-osso-purina potrebbero aver giocato un ruolo chiave negli acidi nucleici primordiali, " ha detto il dottor Shaun Stairs (UCL Chemistry), primo autore dello studio.

Il team ora prevede di indagare ulteriormente sui meccanismi che utilizzano 8-oxo-purine per trasferire informazioni, che potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meglio i primi sistemi di trasferimento di informazioni della vita.