生命起源の鍵？自己複製できる最小のRNAを早稲田大/東大が発見

最小の自己複製RNA

　早稲田大学理工学術院、東京大学大学院総合文化研究科の研究グループは、自分のコピーの合成を触媒する最小のRNAを発見した。生命の起源の解明につながるという。

　生命の遺伝情報はDNAやRNAという核酸分子に保存され、タンパク質へと翻訳されてさまざまな化学反応を触媒する。だが、最初の生命システムがどの分子を使っていたかは謎とされており、自己複製できるRNAがまず生まれたと考えるRNAワールド仮説が広く支持されてきた。しかし、これまで見つかっていた自己複製できるRNAは長く複雑で、原始地球でどのように自己複製RNAが生まれたかが分からなかった。

　研究グループでは、原始地球にも存在し得たと考えられる、20塩基のランダムな配列の原始RNA集団に起きる化学反応を調査。マグネシウムイオン濃度が高い環境に数日間さらすだけで、組み換えや連結反応が起き、長いRNAが生まれることが分かった。また、生成されたRNAを調査したところ、特定の配列や構造を持つRNAファミリーが濃縮されていることが分かった。

原始RNA集団における特定のRNAファミリーの出現

最小の自己複製RNA

　さらに濃縮されたRNAを解析したところ、自身のコピーを作る20塩基の自己複製RNAを発見した。自身に結合する2つの10塩基のRNAの連結を触媒することで、自分と同じRNAを合成。特に原始地球に広く存在したと考えられている「2′,3′-環状リン酸」と「2′,5′-ホスホジエステル結合」という2種類のRNA修飾が重要だったことが分かった。

　この自己複製RNAは、これまで知られていた最小のRNAと比べても3分の1以下の長さしかなく、原始の地球でも十分に生じ得たと考えられるという。また、生化学的特徴を解析したところ、指数増殖する潜在性が示されたほか、過去に構築された長い自己複製RNAとよく似た特徴や構造を多く有することも分かったという。

　グループでは、発見された自己複製RNAを基に持続的な複製や進化を実現できれば、単純な分子の複製体がどのように情報や機能を拡張していくか検証でき、生命の起源過程の理解を推し進められるとしている。