Централната догма на молекуларната биологија се занимава со деталниот трансфер остаток по остаток на секвенцијалните информации од ДНК на протеин преку РНК. Се наведува дека таквата информација е еднонасочна од ДНК до протеин и не може да се пренесе од протеин ниту на протеин ниту на нуклеинска киселина“ (Crick F., 1970).
Стенли Милер извршил експерименти во 1952 година и друг во 1959 година за да го разбере и дешифрира потеклото на животот во примордијалната земјена средина и живеел до 2007 година. За време на неговото време, ДНК се сметало дека е важна биолошки молекула, всушност најважната биолошка молекула во однос на информативниот полимер. Сепак, се чинеше дека Милер тотално пропуштил да спомене „информативна молекула поврзана со нуклеинска киселина“ во неговите дела и мисли.
Еден љубопитен аспект за експериментот на Милер е зошто тој пропуштил да бара информативен полимер за нуклеинска киселина во раните услови на земјата, и се фокусирал само на амино киселините? Дали е тоа затоа што тој не користел фосфатни прекурсори, иако фосфорот најверојатно е присутен во услови на примитивна вулканска ерупција? Или го претпоставуваше тоа протеини дали може да биде само информативниот полимер и затоа се бара само амино киселини? Дали бил убеден дека протеинот е основа за потеклото на животот и затоа барал само постоење на аминокиселини во неговиот експеримент или фактот дека протеините ги извршуваат сите функции во човечкото тело и се основа на она што сме фенотипски и оттука се повеќе важно од нуклеинските киселини, за кои можеби мислел во тоа време?
За протеините и нивната функционалност се знаеше многу пред 70 години, а помалку за нуклеинската киселина во тоа време. Бидејќи протеините се одговорни за сите биолошки реакции во телото, оттука Милер сметал дека тие треба да бидат носители на информации; и оттаму барал градежни блокови на протеини само во неговите експерименти. Веројатно е дека биле формирани и градежни блокови на нуклеинска киселина, но биле присутни во такви количини во трагови што не можеле да се откријат поради недостаток на софистицирана инструментација.
ДНК структурата беше откриена една година подоцна во 1953 година, која предложи двојна спирална структура за ДНК и зборуваше за нејзиното репликативно својство. Ова го роди познатиотЦентрална догма за молекуларна биологија“ во 1970 година од познатиот научник Френсис Крик!1 И научниците толку се приспособија и беа убедени во централната догма дека не бараа прекурсори на нуклеинска киселина во примитивни услови на земјата.
Се чини дека приказната не завршува со Милер; Се чини дека никој долго време не барал прекурсори на нуклеинска киселина во примитивни услови на земјата - нешто многу изненадувачки во оваа брза фаза на науката. Иако постојат извештаи за синтеза на аденин во контекст на пребиотик2 но значајни извештаи за пребиотичка синтеза на нуклеотидни прекурсори беа од Сатерленд3 во 2009 година и наваму. Во 2017 година истражувачите4 симулирале слични услови за намалување како што ги користеле Милер и Ури за да произведат РНК нуклеобази користејќи електрични празнења и високомоќни ласерски удари од плазма.
Ако Милер всушност мислел на протеинот како информативен полимер, тогаш се поставува прашањето: „Дали протеинот е навистина информативен полимер“? По речиси половина век доминација на „централната догма“, можеме да го видиме трудот на Кунин5 од 2012 година со наслов „Дали сè уште стои централната догма? Приказната за прион, погрешно преклопен протеин што предизвикува болест, е пример. Зошто погрешно преклопениот прион протеин во телото не предизвикува имунолошки одговор и/или се елиминира од системот? Наместо тоа, овој погрешно преклопен протеин почнува да прави други протеини слични на него како „лоши“ како што е случајот со CZD болеста. Зошто „добрите“ протеини се водени/диктирани од другиот „лош“ протеин да бидат погрешно преклопени и зошто клеточната машинерија не го спречува тоа? Какви информации има овој погрешно преклопен протеин што се „префрлува“ на други слични протеини и тие почнуваат да дејствуваат неправилно? Понатаму, прионите покажуваат екстремно необични својства, особено извонредна отпорност на третман што ги инактивира дури и најмалите молекули на нуклеинска киселина, како што е високи дози на УВ зрачење6. Прионите може да се уништат со претходно загревање на температури над 100°C во присуство на детергенти проследено со ензимска обработка7.
Студиите на квасецот покажаа дека прионските протеини поседуваат нарушен домен што го одредува прионот што ја активира неговата конформациска транзиција од добар во „лош“ протеин.8. Прионската конформација се формира спонтано на ниска фреквенција (од редот од 10-6)9 а префрлувањето кон и од прионската состојба се зголемува при стресни услови10. Мутантите се изолирани во хетерологни прионски гени, со многу поголема фреквенција на формирање на прион11.
Дали горенаведените студии сугерираат дека погрешно преклопените прионски протеини пренесуваат информации на други протеини и можеби се враќаат на ДНК за да предизвикаат мутации во гените на прион? Генетската асимилација на фенотипската наследност зависна од прион сугерира дека тоа е можно. Сепак, до денес, обратното преведување (протеин во ДНК) не е откриено и се чини многу малку веројатно дека некогаш ќе биде откриено поради силното влијание на централната догма и потенцијалниот недостиг на финансирање за таквите потфати. Сепак, може да се замисли дека основните молекуларни механизми за каналот на пренос на информации од протеин на ДНК се сосема различни од хипотетичкиот обратен превод и може да излезат на виделина во одреден момент во времето. Тешко е да се одговори на ова прашање, но секако слободниот неограничен дух на истражување е белег на науката, а бракот со догма или култ е анатема за науката и има потенцијал да го програмира размислувањето на научната заедница.
***
Референци:
1. Крик Ф., 1970. Централна догма на молекуларната биологија. Nature 227, 561-563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey and Beyond: Што научивме за реакциите на органска синтеза на пребиотиците во изминатите 60 години? Годишен преглед на Земјата и планетарни науки. Vol. 41:207-229 (Датум на објавување том, мај 2013 година) Прво објавено онлајн како Преглед однапред на 7 март 2013 година. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Паунер, М., Герланд, Б. и Сатерленд, Ј., 2009 година. Синтеза на активирани пиримидински рибонуклеотиди во пребиотички веродостојни услови. Nature 459, 239-242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Формирање на нуклеобази во Милер-Уреј редуцирачка атмосфера. PNAS 25 април 2017 година 114 (17) 4306-4311; првпат објавено на 10 април 2017 година. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. Дали сè уште постои централната 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: Прочистените приони од скрепи се спротивставуваат на инактивацијата со УВ зрачење. Ј Вирол. 1987, 61 (1): 159-166. Достапно онлајн на https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. Ензимска деградација на прион протеинот во мозочното стебло од заразени говеда и овци. Весник за инфективни болести, том 188, број 11, 1 декември 2003 година, страници 1782-1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: Природно расклопен мономер на квасец прион усвојува ансамбл од срушени и брзо флуктуирачки структури. 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: Доказ за протеински мутатор во квасец: улогата на шеперонот ssb поврзан со Hsp70 во формирањето, стабилноста и токсичноста на [PSI] прионот. 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: Prions, протеинска хомеостаза и фенотипска разновидност. Трендови 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. Туит М, Стојановски К, Нес Ф, Мерит Г, Колотева-Левин Н: Клеточни фактори важни за de novo формирањето на приони на квасец. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
