最小化されたRNAポリメラーゼリボザイムの非酵素的アセンブリー

Non-Enzymatic Assembly of a Minimized RNA Polymerase Ribozyme.

• Falk Wachowius
• Philipp Holliger

抄録

生命の起源の「RNAの世界」仮説の中心にあるのは、RNA複製が可能なRNA触媒の出現である。しかし、可能性のあるレプリカーゼリボザイムは非常に複雑であり、おそらくより単純な非酵素的な複製反応によって先行していた。ホスホリイミダゾリド（Imp）活性化リボヌクレオチドのテンプレート重合は、現在、短いRNAオリゴマープールを生成し、そこからレプリカーゼが出現する可能性のある短いRNAオリゴマープールを複製するための最も扱いやすいルートであると考えられている。ここでは、このようなImp活性化RNAフラグメントプールから複雑なリボザイムが迅速にアセンブリーされることを実証している。具体的には、長さ30ヌクレオチド未満の5'-2-メチルイミダゾール活性化RNAオリゴマーのRNAテンプレート化ライゲーションによる、新たに選択されたミニマムRNAポリメラーゼリボザイムバリアント（150 nt）のアセンブリを示す。この結果は、活性化されたRNAオリゴマーのプールから複雑なRNA構造が出現した可能性を支持するものであり、非酵素的/化学的なRNA複製から酵素的なRNA複製への移行の道筋を示している。

Central to the "RNA world" hypothesis of the origin of life is the emergence of an RNA catalyst capable of RNA replication. However, possible replicase ribozymes are quite complex and were likely predated by simpler non-enzymatic replication reactions. The templated polymerisation of phosphorimidazolide (Imp) activated ribonucleotides currently appears as the most tractable route to both generate and replicate short RNA oligomer pools from which a replicase could emerge. Herein we demonstrate the rapid assembly of complex ribozymes from such Imp-activated RNA fragment pools. Specifically, we show assembly of a newly selected minimal RNA polymerase ribozyme variant (150 nt) by RNA templated ligation of 5'-2-methylimidazole-activated RNA oligomers <30 nucleotides long. Our results provide support for the possibility that complex RNA structures could have emerged from pools of activated RNA oligomers and outlines a path for the transition from non-enzymatic/chemical to enzymatic RNA replication.