En levende organisme skal kunne kopiere sig selv og sit DNA, hvilket sker via protein-kopimaskiner. Et afgørende punkt i livets historie var derfor, da denne evne opstod første gang. Mange forskere mener, at da livet opstod i Jordens barndom, var det i kraft af en RNA-kopimaskine. RNA er populært sagt en molekylær fætter til DNA og findes stadig i vores celler som molekylær budbringer mellem DNA og protein.

Teorien om RNA-kopimaskinen er dog udfordret af, at den oprindelige kopimaskine i dag er forsvundet, sandsynligvis udkonkurreret af de mere effektive protein-kopimaskiner. For at udforske teorien om en tidlig “RNA-verden” byggede forskere ved MRC-LMB Cambridge i England derfor i 2018 en molekylær efterligning af den originale RNA-kopimaskine, som faktisk er i stand til at kopiere lange RNA-molekyler.

I et samarbejde med forskere fra Aarhus Universitet er det nu lykkedes at bestemme denne RNA-kopimaskines atomare struktur ved hjælp af såkaldt cryo-elektronmikroskopi og dermed få indsigt i, hvordan den i praksis fungerer. Det viste sig overraskende nok, at strukturen har slående ligheder med moderne proteinbaserede kopimaskiner, selvom den er et produkt af kunstig evolution i laboratoriet. Den har molekylære domæner arrangeret i en form som en åben hånd, der griber om det RNA, der bliver kopieret.

Det er et slående eksempel på, hvordan evolutionen kan genanvende de samme strukturelle principper, selvom udgangsmaterialet er vidt forskelligt. Det giver håb om, at udforskning af molekylære dobbeltgænger-molekyler skabt i laboratoriet kan lære os om de oprindelige processer, der ledte til livets oprindelse.

Det lykkedes også forskerne på baggrund af deres undersøgelser af RNA-kopimaskinen og andre eksperimentelle data at bygge en model for, hvordan selve kopieringsprocessen foregår.

Billedet viser RNA-kopimaskinen (et såkaldt RNA-polymerase-ribozym), som den er blevet afsløret ved hjælp af cryo-elektronmikroskopi. RNA- kopimaskinen er vist med en kappe af is omkring sig for at symbolisere, at den fungerer bedst under iskolde forhold. Det område i RNA-molekylet, hvor kopieringen udføres – molekylets motor – er vist som gult/rødt lys, og molekylet balancerer på en gennemsigtig RNA-streng, der bliver kopieret.

CRK, Kilde: Emil L. Kristoffersen og Ebbe S. Andersen, Aarhus Universitet/PNAS Vol. 121, No. 2.