Un processus unique expliquant comment un groupe de molécules appelées nucléotides a été fabriqué sur la Terre primitive, avant que la vie ne commence, a été suggéré par une équipe de chercheurs dirigée par l'UCL.

Les nucléotides sont essentiels à toute vie sur Terre car ils forment les éléments constitutifs de l'ADN ou de l'ARN, et comprendre comment ils ont été créés est un défi de longue date qui doit être résolu pour élucider les origines de la vie.

Dans une étude, publié aujourd'hui dans Communication Nature et financé par le Conseil de recherches en génie et en sciences physiques, la Fondation Simons et le Défi Origines de la vie, chercheurs de l'UCL, L'Université de Harvard et le Massachusetts General Hospital suggèrent un mécanisme chimique unique par lequel les deux classes de nucléotides, les purines et les pyrimidines, auraient pu se former ensemble.

Avant maintenant, les scientifiques pensaient que les deux classes de nucléotides devaient avoir été fabriquées séparément et dans des conditions mutuellement incompatibles. Cette étude est la première à montrer que les purines et les pyrimidines peuvent être formées à partir d'une molécule précurseur commune qui existait avant le début de la vie.

« Nous offrons une nouvelle perspective sur la façon dont les molécules d'ARN d'origine ont été fabriquées et proposons une solution chimique simple pour fournir à la fois des nucléotides puriques et pyrimidiques aux origines de la vie, " a expliqué l'auteur correspondant, Dr Matthew Powner (UCL Chimie).

"L'ARN est la pierre angulaire de toute vie sur Terre et a probablement porté les premières informations au début de la vie, mais la fabrication d'ARN nécessite que les nucléotides puriques et pyrimidiques soient simultanément disponibles. Une solution à ce problème est restée insaisissable pendant plus de 50 ans."

L'équipe a démontré comment les purines et les nucléotides pyrimidiques peuvent tous deux être assemblés sur le même échafaudage de sucre pour former des molécules appelées ribonucléotides qui sont utilisées pour construire l'ARN.

Des nucléotides puriques et pyrimidiques sont utilisés pour créer l'ADN et l'ARN. Les nucléotides puriques et pyrimidiques se lient les uns aux autres par des interactions moléculaires spécifiques qui fournissent un mécanisme pour copier et transférer des informations au niveau moléculaire, ce qui est essentiel pour la génétique, réplication et évolution. Par conséquent, la compréhension des origines des nucléotides est considérée comme la clé pour comprendre les origines de la vie elle-même.

L'équipe a découvert que les molécules, appelé 8-oxo-adénosine et 8-oxo-inosine, qui sont des ribonucléotides puriques, peuvent être formés dans les mêmes conditions chimiques que les ribonucléotides pyrimidiques naturels. Ils ont également découvert qu'un précurseur chimique peut produire de manière divergente à la fois des ribonucléotides puriques et pyrimidiques.

"Le mécanisme que nous avons décrit donne aux deux classes de molécules la même stéréochimie que l'on trouve universellement dans l'échafaudage du sucre des acides nucléiques biologiques, suggérant que les ribonucléotides 8-oxo-purine pourraient avoir joué un rôle clé dans les acides nucléiques primordiaux, " a déclaré le Dr Shaun Stairs (UCL Chimie), premier auteur de l'étude.

L'équipe prévoit maintenant d'approfondir les mécanismes qui utilisent les 8-oxo-purines pour transférer des informations, ce qui pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre les premiers systèmes de transfert d'informations de la vie.