Rolling-circle and strand-displacement mechanisms for non-enzymatic RNA replication at the time of the origin of life
Notice bibliographique
Résumé
It is likely that RNA replication began non-enzymatically, and that polymerases were later selected to speed up the process. We consider replication mechanisms in modern viruses and ask which of these is possible non-enzymatically, using mathematical models and experimental data found in the literature to estimate rates of RNA synthesis and replication. Replication via alternating plus and minus strands is found in some single-stranded RNA viruses. However, if this occurred non-enzymatically it would lead to double-stranded RNA that would not separate. With some form of environmental cycling, such as temperature, salinity, or pH cycling, double-stranded RNA can be melted to form single-stranded RNA, although re-annealing of existing strands would then occur much faster than synthesis of new strands. We show that re-annealing blocks this form of replication at a very low concentration of strands. Other kinds of viruses synthesize linear double strands from single strands and then make new single strands from double strands via strand-displacement. This does not require environmental cycling and is not blocked by re-annealing. However, under non-enzymatic conditions, if strand-displacement occurs from a linear template, we expect the incomplete new strand to be almost always displaced by the tail end of the old strand through toehold-mediated displacement. A third kind of replication in viruses and viroids is rolling-circle replication which occurs via strand-displacement on a circular template. Rolling-circle replication does not require environmental cycling and is not prevented by toehold-mediated displacement. Rolling-circle replication is therefore expected to occur non-enzymatically and is a likely starting point for the evolution of polymerase-catalysed replication.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».