科学家对原核糖体有了新的认识，原核糖体是核糖体内的分子化石，在地球生命起源中发挥着关键作用。

在一项新的研究中，来自布拉格查理大学和化学技术大学、米兰大学和东京科学研究所(原东京工业大学)的跨学科科学家团队展示了肽(类似于当前核糖体蛋白最古老的片段)如何促进原核糖体 RNA 的凝聚和稳定。

这项发表在《核酸研究》上的研究可能会重塑我们对早期核糖体进化及其对生命发展的意义的理解。

我们所知的生命依赖于储存信息的核酸、执行无数任务的蛋白质和形成周围膜的脂质之间的密切联系。

“这些分子前体之间的相互作用早在 40 亿年前就开始发生了，早在第一个生命出现之前，”这项研究的首席研究员之一、查理大学的 Klára Hlouchová 博士说。

细胞含有核糖体，这是一种产生蛋白质的分子机器。由于核糖体在所有生命形式中无处不在且高度保守，因此堪称古老的分子化石，吸引了进化生物学家将其视为与我们的生物历史的最佳联系。

原核糖体包围着肽基转移酶中心(PTC)，该中心负责肽键的形成——这是蛋白质合成中必不可少的过程。先前的研究表明，RNA 本身就能表现出 PTC 活性。

然而，在核糖体结构中，几种核糖体蛋白(rPeptides)的“尾巴”位于 PTC 附近，被认为是最古老的肽类的遗迹，它们可能在核糖体进化成我们今天所知的 RNA-蛋白质复合物之前与原核糖体相互作用。到目前为止，这些 rPeptides 的作用尚未被研究过。

这项新研究表明，rPeptides 在推动原核糖体的区室化和稳定性方面发挥着关键作用。本文研究了原核糖体 RNA 的两个不同进化阶段——617 个核苷酸和 136 个核苷酸(“大”和“小”)结构。

小结构(与之前显示的 PTC 活性相关)在结构上更灵活，虽然它与特异性较低的 rPeptides 相互作用，但这些肽会在很宽的浓度范围内诱导凝聚——一种有助于形成液体状液滴的过程。这反过来又保护 RNA 免于降解。

另一方面，大结构的结构更加明确，布拉格化学与技术大学的 Michal H. Kolář 教授团队通过原子计算机模拟证明了这一点。大结构中的原核糖体 RNA 与 rPeptides 相互作用具有更高的特异性，并且这种复合物的凝聚作用不如小结构那么明显。

两个原核糖体阶段的不同特性表明，rPeptides 最初提供了区室化并阻止了 RNA 降解，然后才出现了对当代核糖体的结构完整性至关重要的特定 RNA-蛋白质相互作用。

研究表明，在第一个生命出现之前，RNA 和蛋白质之间的相互作用提供了显著的生物物理优势，尤其是通过提供区室化和防止 RNA 降解。这些早期的 RNA-蛋白质相互作用被视为更复杂的 RNA-蛋白质关系的前兆，而这种关系对于当今核糖体结构的完整性至关重要。

Klára Hlouchová 博士解释说：“我们的研究结果表明肽在促进凝聚和稳定原核糖体方面发挥着至关重要的作用。这揭示了在生命起源前的世界中，基本生命过程是如何受到保护和划分的。”

“同时，浓缩液滴的自发形成以一种微妙的方式取决于 RNA 序列和结构，这意味着它对核糖体颗粒来说相当特定，”该研究的联合首席研究员 Giuliano Zanchetta 教授补充道。