QUẢNG CÁO

'Tín điều Trung tâm về Sinh học Phân tử': Liệu 'Tín điều' và 'Hình vẽ Văn hóa' có Vị trí nào trong Khoa học?

'' Giáo lý trung tâm của sinh học phân tử đề cập đến việc chuyển từng phần chi tiết của thông tin tuần tự từ DNA sang protein thông qua RNA. Nó nói rằng thông tin đó là một chiều từ DNA sang protein và không thể được chuyển từ protein sang protein hoặc axit nucleic '' (Crick F., 1970).

Stanley Miller đã thực hiện các thí nghiệm vào năm 1952 và một thí nghiệm khác vào năm 1959 để hiểu và giải mã nguồn gốc của sự sống trong môi trường trái đất nguyên thủy và sống cho đến năm 2007. Trong thời gian của ông, DNA được hiểu là một phân tử sinh học quan trọng, thực sự là phân tử sinh học quan trọng nhất. của polyme thông tin. Tuy nhiên, Miller dường như đã hoàn toàn không đề cập đến 'phân tử thông tin liên quan đến axit nucleic' trong các công trình và suy nghĩ của mình.

Một khía cạnh gây tò mò về thí nghiệm của Miller là tại sao ông lại bỏ qua việc tìm kiếm polyme thông tin về axit nucleic trong điều kiện sơ khai của trái đất, và chỉ tập trung vào các axit amin? Có phải vì ông đã không sử dụng tiền chất phốt phát, mặc dù phốt pho có khả năng hiện diện trong điều kiện phun trào núi lửa nguyên thủy? Hay anh ấy đã cho rằng protein chỉ có thể là polyme thông tin và do đó chỉ tìm kiếm các axit amin? Ông ấy có thuyết phục rằng protein là cơ sở cho nguồn gốc của sự sống và do đó chỉ tìm kiếm sự tồn tại của các axit amin trong thí nghiệm của mình hay thực tế là protein thực hiện tất cả các chức năng trong cơ thể con người và là cơ sở của chúng ta về mặt kiểu hình và do đó còn hơn thế nữa quan trọng hơn axit nucleic, điều mà anh ấy có thể đã nghĩ vào thời điểm đó?

Cách đây 70 năm, người ta biết rất nhiều về protein và chức năng của chúng và ít hơn về axit nucleic vào thời điểm đó. Vì protein chịu trách nhiệm cho tất cả các phản ứng sinh học trong cơ thể, do đó Miller nghĩ rằng chúng phải là vật mang thông tin; và do đó chỉ tìm kiếm các khối cấu tạo của protein trong các thí nghiệm của mình. Thật hợp lý khi các khối cấu tạo axit nucleic cũng được hình thành nhưng hiện diện với số lượng vết nhỏ đến mức không thể phát hiện được do thiếu thiết bị đo đạc tinh vi.

DNA cấu trúc được tiết lộ một năm sau đó vào năm 1953, đề xuất một cấu trúc xoắn kép cho DNA và nói về đặc tính tái tạo của nó. Điều này đã sinh ra sự nổi tiếng 'Tín điều trung tâm của Sinh học phân tử 'vào năm 1970 bởi nhà khoa học nổi tiếng Francis Crick!1 Và các nhà khoa học đã chú ý đến và bị thuyết phục bởi giáo điều trung tâm rằng họ không tìm kiếm lại các tiền chất axit nucleic trong điều kiện trái đất nguyên thủy.

Câu chuyện dường như không có hồi kết với Miller; Dường như không ai tìm kiếm các tiền chất của axit nucleic trong điều kiện trái đất nguyên thủy trong một thời gian rất dài - một điều rất đáng ngạc nhiên trong giai đoạn phát triển nhanh chóng này của khoa học. Mặc dù có những báo cáo về sự tổng hợp của adenin trong bối cảnh tiền sinh học2 nhưng các báo cáo quan trọng về sự tổng hợp tiền sinh học của các tiền chất nucleotide là của Sutherland3 từ năm 2009 trở đi. Trong năm 2017 các nhà nghiên cứu4 mô phỏng các điều kiện khử tương tự như Miller và Urey đã sử dụng để sản xuất nucleobase RNA bằng cách sử dụng phóng điện và tác động plasma điều khiển bằng laser công suất cao.

Nếu Miller thực sự nghĩ về protein như một polyme thông tin thì câu hỏi đặt ra, “Protein có thực sự là một polyme thông tin”? Sau gần nửa thế kỷ thống trị của 'giáo điều trung tâm', chúng ta được xem bài báo của Koonin5 của năm 2012 với tiêu đề 'Liệu giáo điều trung tâm có còn tồn tại? Câu chuyện về prion, một loại protein bị gấp khúc gây ra bệnh tật, là một trường hợp điển hình. Tại sao protein prion bị gấp khúc trong cơ thể không kích hoạt phản ứng miễn dịch và / hoặc bị đào thải khỏi hệ thống? Thay vào đó, protein bị gấp nếp này bắt đầu làm cho các protein khác tương tự như nó trở nên “xấu” như trường hợp của bệnh CZD. Tại sao các protein “tốt” lại được hướng dẫn / sai khiến bởi protein “xấu” khác lại bị gập lại và tại sao bộ máy tế bào không ngăn được điều đó? Thông tin nào mà protein bị gập lại này được “chuyển” sang các protein tương tự khác và chúng bắt đầu hoạt động thất thường? Hơn nữa, các prion cho thấy những đặc tính cực kỳ khác thường, đặc biệt là khả năng chống điều trị bất thường, làm bất hoạt ngay cả những phân tử axit nucleic nhỏ nhất, chẳng hạn như chiếu xạ tia cực tím liều cao.6. Prion có thể bị phá hủy bằng cách gia nhiệt trước ở nhiệt độ trên 100 ° C với sự hiện diện của chất tẩy rửa sau đó xử lý bằng enzym7.

Các nghiên cứu về nấm men đã chỉ ra rằng các protein prion sở hữu miền xác định prion bị rối loạn kích hoạt quá trình chuyển đổi cấu trúc của nó từ protein tốt sang protein “xấu”8. Cấu trúc prion hình thành một cách tự phát với tần suất thấp (theo thứ tự 10-6)9 và chuyển sang và từ trạng thái prion tăng lên trong điều kiện căng thẳng10. Các đột biến đã được phân lập trong các gen prion dị hợp, với tần số hình thành prion cao hơn nhiều11.

Các nghiên cứu trên có gợi ý rằng các protein prion bị gấp khúc sai sẽ truyền thông tin cho các protein khác và có thể quay trở lại DNA để kích hoạt các đột biến trong gen prion không? Sự đồng hóa di truyền của tính di truyền kiểu hình phụ thuộc vào prion cho thấy rằng điều đó có thể xảy ra. Tuy nhiên, cho đến nay, quá trình dịch ngược (protein sang DNA) vẫn chưa được phát hiện và dường như rất khó có thể được phát hiện do ảnh hưởng mạnh mẽ của giáo điều trung tâm và tiềm năng thiếu kinh phí cho những nỗ lực như vậy. Tuy nhiên, có thể hình dung rằng các cơ chế phân tử cơ bản cho kênh truyền thông tin từ protein sang DNA hoàn toàn khác với sự dịch ngược giả thuyết và có thể được đưa ra ánh sáng vào một thời điểm nào đó. Thật khó để trả lời câu hỏi này nhưng chắc chắn tinh thần tìm hiểu tự do không bị gò bó là dấu hiệu của khoa học và kết hôn với một giáo điều hay giáo phái là phản ứng của khoa học và có tiềm năng lập trình tư duy của cộng đồng khoa học.

***

Tài liệu tham khảo:

1. Crick F., 1970. Giáo lý trung tâm về sinh học phân tử. Nature 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0

2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey and Beyond: Chúng ta đã học được gì về các phản ứng tổng hợp hữu cơ tiền sinh học trong 60 năm qua? Đánh giá hàng năm về Trái đất và Khoa học Hành tinh. Tập 41: 207-229 (Ngày xuất bản tập tháng 2013 năm 7) Lần đầu tiên được xuất bản trực tuyến dưới dạng Đánh giá trước vào ngày 2013 tháng XNUMX năm XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457

3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Tổng hợp các ribonucleotide pyrimidine được hoạt hóa trong các điều kiện hợp lý tiền sinh sản. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013

4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Sự hình thành nucleobase trong khí quyển khử Miller-Urey. PNAS 25 tháng 2017, 114 17 (4306) 4311-10; xuất bản lần đầu ngày 2017 tháng XNUMX năm XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114

5. Koonin, EV 2012. Liệu giáo điều trung tâm có còn đứng vững? .Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27

6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: prion scrapie tinh khiết chống lại sự bất hoạt khi chiếu tia UV. J Virol. 1987, 61 (1): 159-166. Có sẵn trực tuyến trên https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/

7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, và cộng sự 2003. Sự phân hủy enzyme của protein Prion trong não từ gia súc và cừu bị nhiễm bệnh. Tạp chí Các bệnh Truyền nhiễm, Tập 188, Số 11, ngày 1 tháng 2003 năm 1782, Trang 1789–XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.

8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: Một monomer prion nấm men nguyên bản chưa mở rộng sử dụng một tập hợp các cấu trúc bị sụp đổ và dao động nhanh chóng. 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: Bằng chứng về tác nhân gây đột biến protein ở nấm men: vai trò của chaperone ssb liên quan đến Hsp70 trong sự hình thành, ổn định và độc tính của prion [PSI]. 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, cân bằng nội môi protein và đa dạng kiểu hình. Xu hướng Biol tế bào. 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: Yếu tố tế bào quan trọng đối với sự hình thành men prion của nấm men. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083

***

Rajeev Soni
Rajeev Sonihttps://www.RajeevSoni.org/
Tiến sĩ Rajeev Soni (ORCID ID: 0000-0001-7126-5864) có bằng Tiến sĩ. bằng Công nghệ sinh học của Đại học Cambridge, Vương quốc Anh và có 25 năm kinh nghiệm làm việc trên toàn cầu tại nhiều viện và công ty đa quốc gia như Viện Nghiên cứu Scripps, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux và là điều tra viên chính của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ trong khám phá thuốc, chẩn đoán phân tử, biểu hiện protein, sản xuất sinh học và phát triển kinh doanh.

Theo dõi bản tin của chúng tôi

Để được cập nhật tất cả các tin tức mới nhất, ưu đãi và thông báo đặc biệt.

Hầu hết các bài viết được ưa thích

Tocilizumab và Sarilumab được phát hiện có hiệu quả trong việc điều trị bệnh nhân COVID-19 nghiêm trọng

Báo cáo sơ bộ về các phát hiện từ thử nghiệm lâm sàng ...

Hướng tới giải pháp dựa vào đất cho biến đổi khí hậu 

Một nghiên cứu mới kiểm tra sự tương tác giữa các phân tử sinh học và đất sét...

Gel mũi: Một phương tiện mới lạ có chứa COVID-19

Sử dụng gel rửa mũi như một phương tiện mới để ...
- Quảng cáo -
94,555Người hâm mộNhư
47,688Người theo dõiTheo
1,772Người theo dõiTheo
30Thuê baoTheo dõi