Synthèse d’ARN en conditions hydrothermales

Par Laura Da Silva, ISYEB, Paris

De nombreux éléments soutiennent l’hypothèse que les premières formes de vie sont passées par une phase au cours de laquelle l’ARN servait à la fois de catalyseur de réactions biochimiques et de support de l’information génétique (Woese C, 1967; Crick FHC, 1968; Orgel LE, 1968; Gilbert W 1986). Cependant, les étapes de l’évolution ayant permis le passage d’une chimie prébiotique complexe à un monde à ARN ne sont pas entièrement comprises. Le travail présenté ici consiste, à partir d’un mélange de nucléotides exposé à des conditions simulant la Terre primitive, à induire des réactions de condensation donnant lieu à la formation de molécules ressemblant à des polymères d’ARN. Rajamani et al. (2008) suivi par DeGuzman et al. (2014) ont montré que de faibles quantités de polymères ressemblant à des ARN sont synthétisés quand des nucléotides tels que AMP ou UMP en présence de lipides sont exposés à des cycles d’hydratation et de déshydratation (HD) à des températures élevées. Ces conditions simulent les sources chaudes hydrothermales associées à des activités volcaniques qui étaient vraisemblablement présentes sur la Terre primitive.

Mécanisme proposé de synthèse de phosphoester (voir l’article original pour plus de détails)

Nous avons étendu cette simulation aux conditions dans lesquelles des nucléotides ont été exposés à des cycles HD en présence de sels monovalents. Durant la phase de déshydratation, les molécules salines présentes dans le milieu peuvent former une matrice cristalline qui concentre et organise les nucléotides permettant à des réactions de condensation d’avoir lieu. Un mélange d’adénosine 5’-monophosphate, d’uridine 5’-monophosphate et de sels monovalents a été soumis à cet environnement. Après plusieurs cycles HD, des polymères ressemblant à des molécules d’ARN ont été mis en évidence par électrophorèse. Le rendement de polymères obtenus par cette voie de synthèse est dix fois supérieur au taux observé par Rajamani et al. (2008) en présence de lipides (Da Silva L et al., 2015).

Pour voir l’article original (accès limité): Da Silva L, Maurel M-C, Deamer D (2015) Salt-promoted synthesis of RNA-like molecules in simulated hydrothermal conditions. J Mol Evol 80:86-97.

Bibliographie :

Crick FHC (1968.) The Origin of the genetic code. J Mol Bio 38:67-379.

DeGuzman V, Vercoutere W, Shenasa H, Deamer D (2014). Generation of oligonucleotides under hydrothermal conditions by non-enzymatic polymerization. J Mol Evol 78:251-262.

Deamer D, Maurel M-C, Da Silva L (2013) Non-enzymatic, salt-mediated synthesis of polynucleic acids. U.S.A. patent. UC Case No.: SC 2013-946; PV No.: 482.36 (DJA).

Gilbert, W (1986) Origin of life: the RNA world. Nature 319:618.
Orgel, LE (1968) Evolution of the genetic apparatus. J Mol Bio 38:381-393.

Rajamani S, Vlassov A, Benner S, Coombs A, Olasagasti F, Deamer, D (2008) Lipid- assisted synthesis of RNA-like polymers from mononucleotides. Orig Life Evol Biosph. 38:57-74.

Woese C (1967) The Genetic Code, the Molecular Basis for Genetic Expression. New York: Harper and Row.