Hochfidelität RNA-Kopieren über 2′,3′-zyklische Phosphat-Ligation

Template-vermittelte Ligation bietet einen effizienten Ansatz zur Replikation von langen Strängen in einer RNA-Welt. Das 2′,3′-zyklische Phosphat (>P) ist eine präbiotisch verfügbare Aktivierung, die auch während der RNA-Hydrolyse entsteht. Durch Gel-Elektrophorese und Hochleistungsflüssigkeitschromatographie fanden wir heraus, dass die template-vermittelte Ligation von RNA mit >P in einfachen, salzarmen wässrigen Lösungen mit 1 mM MgCl2 bei alkalischem pH-Bereich von 9 bis 11 und Temperaturen von -20 bis 25 °C erfolgt. Es wurden keine zusätzlichen Katalysatoren benötigt. Im Gegensatz zu früheren Berichten fanden wir eine Erhöhung der Anzahl der kanonischen Verknüpfungen auf 50 %. Die Reaktion verläuft sequenzspezifisch mit einer experimentell bestimmten Ligationstreue von 82 % am 3′-Ende und 91 % am 5′-Ende der Ligationstelle. Mit gesplitteten Oligomeren erzeugten fünf Ligationen einen 96-mer Strang, was einen Weg zur Ribozym-Assemblierung zeigt. Aufgrund der niedrigen Salzanforderungen werden die Ligationbedingungen mit der Strangtrennung kompatibel sein. Die template-vermittelte Ligation durch 2′,3′-zyklisches Phosphat unter alkalischen Bedingungen bietet somit eine leistungsstarke Replikations- und Verlängerungsreaktion für RNA auf der frühen Erde.