''Цэнтральная догма малекулярнай біялогія мае справу з дэталёвым перадачай астатку за астаткам паслядоўнай інфармацыі ад ДНК да бялку праз РНК. У ім сцвярджаецца, што такая інфармацыя аднанакіраваная ад ДНК да бялку і не можа быць перанесена ад бялку ні да бялку, ні да нуклеінавай кіслаты» (Крык Ф., 1970).
Стэнлі Мілер праводзіў эксперыменты ў 1952 г. і другі ў 1959 г., каб зразумець і расшыфраваць паходжанне жыцця ў першапачатковым зямным асяроддзі, і жыў да 2007 г. У яго часы ДНК лічылася важнай біялагічны малекула, фактычна самая важная біялагічная малекула з пункту гледжання інфармацыйнага палімера. Тым не менш, Мілер, здавалася, цалкам прапусціў яўнае згадванне «інфармацыйнай малекулы, звязанай з нуклеінавай кіслатой» у сваіх працах і думках.
Цікавы аспект эксперыменту Мілера - чаму ён прапусціў пошук інфармацыйнага палімера нуклеінавых кіслот у ранніх умовах Зямлі і засяродзіўся толькі на амінакіслотах? Гэта таму, што ён не выкарыстоўваў папярэднікі фасфатаў, хоць фосфар, верагодна, прысутнічае ў прымітыўных умовах вывяржэння вулкана? Ці ён гэта меркаваў бялок можа быць толькі інфармацыйным палімерам і, такім чынам, шукаў толькі амінакіслоты? Ці быў ён упэўнены, што бялок з'яўляецца асновай зараджэння жыцця і таму шукаў у сваім эксперыменце толькі наяўнасць амінакіслот або тое, што вавёркі выконваюць усе функцыі ў чалавечым арганізме і з'яўляюцца асновай таго, чым мы з'яўляемся фенатыпічна, а значыць, больш? важней, чым нуклеінавыя кіслоты, якія ён мог падумаць у той час?
Аб вавёрках і іх функцыянальнасці было шмат вядома 70 гадоў таму, а пра нуклеінавыя кіслаты ў той час было вядома менш. Паколькі вавёркі адказваюць за ўсе біялагічныя рэакцыі ў арганізме, таму Мілер лічыў, што яны павінны быць носьбітам інфармацыі; і таму шукаў будаўнічыя блокі бялку толькі ў сваіх эксперыментах. Верагодна, што будаўнічыя блокі нуклеінавых кіслот таксама ўтварыліся, але яны прысутнічалі ў такіх слядах, якія немагчыма было выявіць з-за адсутнасці складанага прыбора.
ДНК Структура была выяўлена праз год у 1953 годзе, што прапанавала падвойную спіральную структуру для ДНК і казала пра яе рэплікацыйныя ўласцівасці. Гэта нарадзіла знакамітае 'Цэнтральная догма малекулярнай біялогіі» у 1970 годзе вядомым навукоўцам Фрэнсісам Крыкам!1 І навукоўцы настолькі настроіліся і пераканаліся ў цэнтральнай догме, што не азіраліся на папярэднікі нуклеінавых кіслот у першабытных зямных умовах.
Здаецца, гісторыя не заканчваецца з Мілерам; Здаецца, ніхто не шукаў папярэднікаў нуклеінавых кіслот у першабытных зямных умовах на працягу вельмі доўгага часу - што-то вельмі дзіўнае на гэтым хуткаплынным этапе навукі. Хоць ёсць паведамленні аб сінтэзе аденіну ў кантэксце пребиотических рэчываў2 але значныя паведамленні аб пребиотическом сінтэзе папярэднікаў нуклеатыдаў былі зроблены Сазерлендам3 у 2009 годзе і далей. У 2017 г. даследчыкі4 мадэлявалі аналагічныя ўмовы аднаўлення, якія выкарыстоўваліся Мілерам і Уры для атрымання нуклеаасноў РНК з выкарыстаннем электрычных разрадаў і магутных лазерных уздзеянняў плазмы.
Калі Мілер насамрэч думаў пра бялок як пра інфармацыйны палімер, тады ўзнікае пытанне: «Ці сапраўды бялок з'яўляецца інфармацыйным палімерам?» Пасля амаль паўстагоддзя панавання «цэнтральнай догмы» мы бачым артыкул Куніна5 2012 г. пад назвай «Ці захоўваецца цэнтральная догма? Гісторыя прыёнаў, няправільна згорнутага бялку, які выклікае хваробу, - гэта прыклад. Чаму няправільна згорнуты прыонны бялок у арганізме не выклікае імунны адказ і/або выводзіцца з сістэмы? Замест гэтага, гэты няправільна згорнуты бялок пачынае рабіць іншыя вавёркі, падобныя на яго, такімі ж «дрэннымі», як у выпадку хваробы CZD. Чаму «добрыя» вавёркі кіруюцца/дыктаюцца іншым «дрэнным» бялком, які няправільна згортваецца, і чаму клеткавая машына не спыняе гэта? Якую інфармацыю мае гэты няправільна згорнуты бялок, які «пераносіцца» на іншыя падобныя бялкі, і яны пачынаюць дзейнічаць бязладна? Акрамя таго, прыоны праяўляюць надзвычай незвычайныя ўласцівасці, у прыватнасці надзвычайную ўстойлівасць да лячэння, якое інактывуе нават самыя маленькія малекулы нуклеінавых кіслот, такія як высокія дозы УФ-апраменьвання6. Прыоны могуць быць знішчаны шляхам папярэдняга награвання пры тэмпературы вышэй за 100°C у прысутнасці мыйных сродкаў з наступнай ферментатыўнай апрацоўкай7.
Даследаванні на дрожджах паказалі, што прыонныя вавёркі валодаюць неўпарадкаваным прыон-вызначаючым даменам, які запускае іх канфармацыйны пераход ад добрага бялку да «дрэннага»8. Конформация прионов утвараецца спантанна з нізкай частатой (парадку 10-6)9 і пераход у і з прионного стану павялічваецца ва ўмовах стрэсу10. Мутанты былі вылучаныя ў гетэралагічных прионных генах з значна большай частатой адукацыі прыонаў11.
Ці мяркуюць вышэйпералічаныя даследаванні, што няправільна згорнутыя прионные вавёркі перадаюць інфармацыю іншым вавёркам і, магчыма, могуць вярнуцца ў ДНК, каб выклікаць мутацыі ў генах прионаў? Генетычная асіміляцыя прион-залежнай фенатыпічнае спадчыннасці сведчыць аб тым, што гэта магчыма. Аднак да цяперашняга часу зваротная трансляцыя (з бялку ў ДНК) не была выяўленая і, здаецца, малаверагодна, што калі-небудзь будзе адкрыта з-за моцнага ўплыву цэнтральнай догмы і патэнцыйнага адсутнасці фінансавання для такіх намаганняў. Аднак можна ўявіць, што асноўныя малекулярныя механізмы для канала перадачы інфармацыі ад бялку да ДНК цалкам адрозніваюцца ад гіпатэтычнай зваротнай трансляцыі і могуць выявіцца ў пэўны момант часу. Цяжка адказаць на гэтае пытанне, але, безумоўна, свабодны неабмежаваны дух даследвання з'яўляецца адметнай рысай навукі, а шлюб з догмай або культам з'яўляецца анафемай для навукі і мае патэнцыял для праграмавання мыслення навуковай супольнасці.
***
Спасылкі:
1. Крык Ф., 1970 г. Цэнтральная догма малекулярнай біялогіі. Прырода 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey and Beyond: Што мы даведаліся аб рэакцыях арганічнага сінтэзу пребиотиков за апошнія 60 гадоў? Штогадовы агляд навук аб Зямлі і планетах. Вып. 41: 207-229 (дата апублікавання тома май 2013 г.) Упершыню апублікавана ў Інтэрнэце ў выглядзе папярэдняга агляду 7 сакавіка 2013 г. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Сінтэз актываваных пиримидиновых рибануклеотидов ў пребиотически верагодных умовах. Прырода 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Фарміраванне нуклеасноў у аднаўленчай атмасферы Мілера-Юры. ПНАС 25 красавіка 2017 г. 114 (17) 4306-4311; упершыню апублікавана 10 красавіка 2017 г. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Кунін, Е.В. 2012. Ці застаецца цэнтральная догма?.Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: вычышчаныя прионы скрэпі ўстойлівыя да інактывацыі УФ-апрамяненнем. Дж. Вірол. 1987, 61 (1): 159-166. Даступны ў Інтэрнэце на https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, і інш 2003. Ферментатыўная дэградацыя прионного бялку ў ствале мозгу ад заражанага буйной рагатай жывёлы і авечак. Часопіс інфекцыйных захворванняў, том 188, выпуск 11, 1 снежня 2003 г., старонкі 1782–1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Ліндквіст S, Deniz AA: Натыўна разгорнуты дражджавы прыонны монамер прымае ансамбль згорнутых і хутка вагаюцца структур. Proc Natl Acad Sci US A. 2007, 104 (8): 2649-2654. 10.1073/pnas.0611503104..DOI:: https://doi.org/10.1073/pnas.0611503104
9. Chernoff YO, Newnam GP, Kumar J, Ален K, Zink AD: доказы мутацыі бялку ў дрожджаў: роля Hsp70-звязаных шаперон ssb ў адукацыі, стабільнасці і таксічнасці [PSI] приона. Mol Cell Biol. 1999, 19 (12): 8103-8112. DOI: https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103
10. Halfmann R, Альберці S, Lindquist S: Прионы, бялковы гамеастаз і фенатыпічнае разнастайнасць. Trends Cell Biol. 2010, 20 (3): 125-133. 10.1016/j.tcb.2009.12.003.DOI: https://doi.org/10.1016/j.tcb.2009.12.003
11. Tuite M, Stojanovski K, Ness F, Merritt G, Koloteva-Levine N: Клеткавыя фактары, важныя для адукацыі de novo дражджавых прионов. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Ч. 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
