'' Ang sentral na dogma ng molekular agbuhay tumatalakay sa detalyadong residue-by-residue transfer ng sequential information mula sa DNA patungo sa protina sa pamamagitan ng RNA. Ito ay nagsasaad na ang naturang impormasyon ay unidirectional mula sa DNA patungo sa protina at hindi maaaring ilipat mula sa protina sa alinman sa protina o nucleic acid'' (Crick F.,1970).
Si Stanley Miller ay nagsagawa ng mga eksperimento noong 1952 at isa pa noong 1959 upang maunawaan at matukoy ang mga pinagmulan ng buhay sa primordial earth environment at nabuhay hanggang 2007. Sa kanyang panahon, ang DNA ay naunawaan na isang mahalagang byolohiko molecule, talaga ang pinakamahalagang biological molecule sa mga tuntunin ng informational polymer. Gayunpaman, tila lubos na hindi nakuha ni Miller ang tahasang pagbanggit ng 'nucleic acid related informational molecule' sa kanyang mga gawa at kaisipan.
Isang nakaka-curious na aspeto tungkol sa eksperimento ni Miller ay kung bakit siya napalampas na maghanap ng nucleic acid informational polymer sa mga unang kondisyon ng lupa, at nakatuon lamang sa mga amino acid? Dahil ba hindi siya gumamit ng phosphate precursors, kahit na ang phosphorus ay malamang na naroroon sa primitive na mga kondisyon ng pagsabog ng bulkan? O inakala niya iyon protina maaari lamang ang informational polymer at samakatuwid ay naghahanap lamang ng mga amino acid? Kumbinsido ba siya na ang protina ay ang batayan para sa pinagmulan ng buhay at samakatuwid ay hinanap lamang ang pagkakaroon ng mga amino acid sa kanyang eksperimento o ang katotohanan na ang mga protina ay gumaganap ng lahat ng mga function sa katawan ng tao at ang batayan ng kung ano tayo ay phenotypically at samakatuwid ay higit pa. mahalaga kaysa sa mga nucleic acid, na maaaring naisip niya noong panahong iyon?
Maraming nalalaman tungkol sa mga protina at ang kanilang paggana 70 taon na ang nakakaraan at mas kaunti ang tungkol sa nucleic acid noong panahong iyon. Dahil ang mga protina ay may pananagutan sa lahat ng biological na reaksyon sa katawan, kaya naisip ni Miller na dapat silang maging tagapagdala ng impormasyon; at samakatuwid ay naghanap lamang ng mga bloke ng protina sa kanyang mga eksperimento. Posible na ang mga bloke ng pagbuo ng nucleic acid ay nabuo din ngunit naroroon sa ganoong dami na hindi matukoy dahil sa kakulangan ng sopistikadong instrumento.
DNA ang istraktura ay ipinahayag makalipas ang isang taon noong 1953, na nagmungkahi ng double helical na istraktura para sa DNA at pinag-usapan ang tungkol sa pagkopya nito. Nagsilang ito ng sikat na 'Gitnang Dogma ng Molecular Biology' noong 1970 ng celebrity scientist na si Francis Crick!1 At ang mga siyentista ay napapanahon at nakumbinsi sa gitnang dogma na hindi nila nilingon ang mga nucleic acid precursors sa primitive na mga kondisyon ng lupa.
Ang kuwento ay tila hindi nagtatapos kay Miller; tila walang naghahanap ng nucleic acid precursors sa primitive earth condition sa napakatagal na panahon - isang bagay na nakakagulat sa mabilis na paglipat ng yugtong ito ng agham. Kahit na may mga ulat ng synthesis ng adenine sa isang prebiotic na konteksto2 ngunit makabuluhang ulat ng prebiotic synthesis ng nucleotide precursors ay sa pamamagitan ng Sutherland3 noong 2009 at pasulong. Noong 2017 mga mananaliksik4 nag-simulate ng mga katulad na nagpapababang kondisyon gaya ng ginamit nina Miller at Urey upang makagawa ng mga RNA nucleobase gamit ang mga electric discharge at high-power na laser-driven na mga epekto ng plasma.
Kung talagang naisip ni Miller ang protina bilang polimer ng impormasyon kung gayon ang tanong ay lumitaw, "Ang protina ba ay talagang isang polimer ng impormasyon"? Pagkatapos ng halos kalahating siglo ng pangingibabaw ng 'central dogma', makikita natin ang papel ni Koonin5 ng 2012 na pinamagatang 'Naninindigan pa rin ba ang gitnang dogma? Ang kuwento ng prion, isang misfolded protein na nagdudulot ng sakit, ay isang halimbawa. Bakit ang maling nakatiklop na prion protein sa katawan ay hindi nagti-trigger ng immune response at/o inaalis sa system? Sa halip, ang maling nakatiklop na protina na ito ay nagsisimulang gumawa ng iba pang mga protina na katulad nito bilang "masama" tulad ng kaso sa CZD disease. Bakit ginagabayan/didiktahan ng iba pang "masamang" protina ang mga "mabubuting" protina upang mali ang pagkakatupi at bakit hindi iyon pinipigilan ng cellular na makinarya? Anong impormasyon ang mayroon itong misfolded protein na "inilipat" sa iba pang katulad na mga protina at nagsimula silang kumilos nang mali? Dagdag pa, ang mga prion ay nagpapakita ng labis na hindi pangkaraniwang mga katangian, sa partikular na pambihirang pagtutol sa paggamot na hindi aktibo kahit na ang pinakamaliit na molekula ng nucleic acid tulad ng mataas na dosis na pag-iilaw ng UV.6. Ang mga prion ay maaaring sirain sa pamamagitan ng pre-heating sa temperaturang higit sa 100°C sa pagkakaroon ng mga detergent na sinusundan ng enzymatic treatment.7.
Ipinakita ng mga pag-aaral sa lebadura na ang mga protina ng prion ay nagtataglay ng isang hindi maayos na domain sa pagtukoy ng prion na nag-uudyok sa conformational transition nito mula sa mabuti patungo sa "masamang" protina.8. Kusang nabuo ang conformation ng prion sa mababang frequency (sa pagkakasunud-sunod ng 10-6)9 at ang paglipat sa at mula sa prion state ay tumataas sa ilalim ng mga kondisyon ng stress10. Ang mga mutant ay nahiwalay sa mga heterologous prion genes, na may mas mataas na dalas ng pagbuo ng prion11.
Iminumungkahi ba ng mga pag-aaral sa itaas na ang mga misfolded prion protein ay nagpapasa ng impormasyon sa iba pang mga protina at posibleng bumalik sa DNA upang mag-trigger ng mga mutasyon sa mga prion genes? Ang genetic assimilation ng prion-dependent phenotypic heredity ay nagmumungkahi na ito ay posible. Gayunpaman, hanggang sa kasalukuyan, ang baligtad na pagsasalin (protina sa DNA) ay hindi pa natutuklasan at tila malabong matuklasan dahil sa malakas na impluwensya ng sentral na dogma at potensyal na kakulangan ng pondo para sa naturang mga pagsisikap. Gayunpaman, maiisip na ang pinagbabatayan na mga mekanismo ng molekular para sa channel ng paglilipat ng impormasyon mula sa protina patungo sa DNA ay ganap na naiiba mula sa hypothetical reverse translation at maaaring magkaroon ng liwanag sa ilang mga punto sa oras. Mahirap sagutin ang tanong na ito ngunit tiyak na ang malayang diwa ng pagtatanong ay ang tanda ng agham at ang pagpapakasal sa isang dogma o kulto ay kasumpa-sumpa sa agham at may potensyal na magprograma ng pag-iisip ng siyentipikong komunidad.
***
Sanggunian:
1. Crick F., 1970. Central Dogma ng Molecular Biology. Kalikasan 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey and Beyond: Ano ang Natutuhan Namin Tungkol sa Mga Reaksyon ng Prebiotic Organic Synthesis sa Nakaraang 60 Taon? Taunang Pagsusuri ng Earth at Planetary Sciences. Vol. 41:207-229 (Petsa ng paglalathala ng Dami noong Mayo 2013) Unang nai-publish online bilang isang Review in Advance noong Marso 7, 2013. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Synthesis ng activated pyrimidine ribonucleotides sa prebiotically plausible na mga kondisyon. Kalikasan 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Pagbubuo ng mga nucleobase sa isang Miller-Urey na nagpapababa ng atmospera. PNAS Abril 25, 2017 114 (17) 4306-4311; unang nai-publish noong Abril 10, 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. Nakatayo pa rin ba ang gitnang dogma?.Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: Ang mga purified scrapie prion ay lumalaban sa hindi aktibo sa pamamagitan ng UV irradiation. J Virol. 1987, 61 (1): 159-166. Available online sa https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. Enzymatic Degradation ng Prion Protein sa Brain Stem mula sa Infected Cattle and Sheep. The Journal of Infectious Diseases, Tomo 188, Isyu 11, 1 Disyembre 2003, Mga Pahina 1782–1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: Ang isang natively unfolded yeast prion monomer ay gumagamit ng isang grupo ng mga gumuho at mabilis na pabagu-bagong mga istraktura. 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, Allen K, Zink AD: Katibayan para sa isang protein mutator sa yeast: papel ng Hsp70-related chaperone ssb sa pagbuo, katatagan, at toxicity ng [PSI] prion. Mol Cell Biol. 1999, 19 (12): 8103-8112. DOI: https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103
10. Halfmann R, Alberti S, Lindquist S: Prion, homeostasis ng protina, at pagkakaiba-iba ng phenotypic. 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: Ang mga cellular na kadahilanan ay mahalaga para sa pagbuo ng de novo ng mga yeast prion. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
