28/04/2021

Vida na Terra pode ter começado com XNA, antecessor do DNA

Redação do Diário da Saúde
Vida na Terra pode ter começado com XNA, antecessor do DNA
Alguns cientistas acreditam que o XNA evoluiu para o RNA, que então evoluiu para o DNA, formando o início da vida.
[Imagem: Keiji Murayama]

Mundo XNA

Cientistas japoneses demonstraram experimentalmente como moléculas semelhantes ao DNA podem ter-se reunido como um precursor da origem da vida na Terra.

As descobertas não apenas sugerem como a vida pode ter começado, mas também têm implicações para o desenvolvimento da vida artificial e das aplicações da biotecnologia.

"O mundo do RNA é amplamente considerado um estágio na origem da vida," explica o professor Keiji Murayama, da Universidade de Nagoya. "Antes desse estágio, o mundo pré-RNA pode ter sido baseado em moléculas chamadas de ácidos nucleicos xeno (XNAs). Ao contrário do RNA, no entanto, a replicação do XNA provavelmente não requeria enzimas. Nós conseguimos sintetizar um XNA sem enzimas, apoiando fortemente a hipótese de que um mundo XNA pode ter existido antes do mundo RNA."

Os XNAs são formados por cadeias de nucleotídeos interligados, semelhantes ao DNA e ao RNA, mas com uma estrutura de açúcar diferente. Os XNAs podem carregar o código genético de forma muito estável porque o corpo humano não consegue decompô-los. Alguns pesquisadores já haviam relatado que os XNAs contendo sequências específicas podem atuar como enzimas e até se ligar a proteínas.

Mas os experimentos mais interessantes incluíram criar um XNA artificial que evolui.

Tudo isso torna os XNAs interessantes não apenas para entender o surgimento da vida, mas também em aplicações práticas, no campo da genética sintética, biotecnologia e medicina molecular.

Evolução do XNA para o DNA

Murayama e seus colegas queriam saber se as condições provavelmente presentes na Terra primitiva poderiam ter levado à formação de cadeias XNA.

Para isso, eles sintetizaram fragmentos de ácido nucleico L-treoninol acíclico (L-aTNA, não circular), uma molécula que se pensa ter existido antes do surgimento do RNA. Eles também fizeram um L-aTNA mais longo, com uma sequência de nucleobases que complementava as sequências dos fragmentos, semelhante a como as fitas de DNA se combinam.

Quando tudo foi colocado junto em um tubo de ensaio sob temperatura controlada, os fragmentos de L-aTNA mais curtos se juntaram e se uniram aos L-aTNAs mais longos. E isso aconteceu na presença de um composto, chamado N-cianoimidazol, e um íon metálico, como o manganês, ambos muito provavelmente presentes na Terra primitiva.

Os fragmentos se interligavam quando um fosfato no final de um se ligava quimicamente a um grupo hidroxila no final do seu vizinho, sem a ajuda de uma enzima, mostrando a possibilidade de uma etapa de evolução da vida antes do DNA.

"Até onde sabemos, esta é a primeira demonstração de extensão livre de enzima e orientada por modelo de um XNA acíclico a partir de uma solução de fragmentos aleatórios, gerando ligações fosfodiéster," disse Murayama.

"Nossa estratégia é um sistema atraente para fazer experimentos para a construção de vida artificial e para o desenvolvimento de ferramentas biológicas altamente funcionais compostas por XNA acíclico. Os dados também indicam que o L-aTNA poderia ter sido um precursor do RNA," acrescentou.

A equipe planeja continuar suas investigações para esclarecer se o L-aTNA poderia ter sido sintetizado nas condições de pré-vida da Terra primitiva e examinar seu potencial para o desenvolvimento de ferramentas biológicas avançadas.

Checagem com artigo científico:

Artigo: Nonenzymatic polymerase-like template-directed synthesis of acyclic l-threoninol nucleic acid
Autores: Keiji Murayama, Hikari Okita, Takumi Kuriki, Hiroyuki Asanuma
Publicação: Nature Communications
DOI: 10.1038/s41467-021-21128-0
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