Одакле генетски код ?: одмрзавање 'смрзнуте несреће' | наследност

Одакле генетски код ?: одмрзавање 'смрзнуте несреће' | наследност

Anonim

Упаривање база и двострука спирална структура ДНК можда су најважније откриће које ће човечанство, или икада, донети о себи. Његова изузетна објашњавајућа моћ произлази из начина на који чува информације за прављење протеина, што заузврат, зависи од генетског кода (Воесе, 1965; Црицк, 1966). Скоро универзална преводна табела која додељује кодоне аминокиселинама је врло случајна; скоро све могуће алтернативе су рањивије на ефекте и мутацијских и читких грешака (Фрееланд и Хурст, 1998). Важност хоризонталног преноса и примордијалне дељења експеримената раног кодирања током оптимизације кода недавно је описао Воесе (Вестигиан ет ал., 2006).

Недостаје из овог прегледа граматика за придавање значења кодонима и молекуларно образложење за посебне изборе до којих је дошло еволуцијом док је табела кодона замрзнула у данашњи облик. У овом броју Хередити , Родин и Родин (2008) траже јединствену молекуларну интерпретацију генетског кода која се у великој мери темељи на два недавна рада која предлажу да се попуне ове празнине (Родин и Родин, 2006а, 2006б; Деларуе, 2007).

Настанак генетског кода био је неодвојив од рода адаптера РНА и протеинских катализатора који га сада спроводе. У недостатку катализатора, активирање аминокиселина је можда 10 7 пута спорије од стварања пептидне везе. Каталитичко тешко дизање потребно за убрзање ове брзине је подељено подједнако између две неповезане ензимске супер породице, РНА синтетазе класе И и ИИ класе (ааРСс), а свака активира 10 од 20 канонских аминокиселина (Ериани ет ал., 1990) . Две класе ааРС обезбеђују исправну аминоацилацију њихових когнитивних тРНА интеракцијом са супротних страна акцепторске стабљике, било са мањим уторима (класа И) или главним (класа ИИ), и на тај начин ацилишући или 2 'или 3' хидроксилне групе од А76. Радови Деларуе и Родин реорганизују табелу кодона да би одражавали ове контрастне начине молекуларног препознавања. Они закључују прилично различита, али можда не узајамно искључива правила.

Деларуе (2007) тврди да је подјела кодона према разлици класе ааРС олакшала хијерархијски поступак додавањем кода смањена је двосмисленост кодона да би се створила постојећа табела са само пет бинарних избора. Недиференцирани троструки, ННН, били су глупови кодони. Кодонима је дато значење почевши од друге базе (било да је то пиримидин или пурин, затим разликовања између У и Ц и А против Г), а завршавајући са трећом. НИН троструке би могле комуницирати са синтетазом, док НРН нису могле и остале да зауставе кодоне. Синтетаза: Интеракције тРНА које садрже НИН биле су нејасне у погледу препознавања утора. Идентитет средње базе разликовао је четири породице кодона, од којих је НЦН препознат од мајора и НУН из мањег утора, док је НГН остао нејасан у погледу препознавања утора и НАН је остао недефинисан.

На сваком кораку, двосмислена породица кодона диференцирала се тако да даје потомаке с препознавањем супротних утора, док је спуштање породице стоп кодона створило нову двосмислену породицу и задржало стоп кодон, што је стога увек било карактеристика кода. Ова правила асиметричне поделе пружају јединствен редослед диференцијације, чинећи исцрпно истраживање иницијалног додељивања кодона веродостојним и сугеришу да појава дестилованог кода значи сукцесивно, од сувишности, детерминираним елиминацијом најчешћих грешака.

Молекуларни механизми остају нејасни у Делауреовом моделу диференцијације. С друге стране, Родинс идентификује и искориштава двоструку комплементарност која се очитује у синтетази: препознавање тРНА да би се добили молекуларни детаљи. Препознавање тРНА зависи од два различита препознавања 'кода', антикодона и 'оперативног кода' (Сцхиммел ет ал., 1993) поред места аминоацилације на 3 'ЦЦА крају. Изузетно је да тРНА са комплементарним антикодонима такође имају статистички значајну комплементарност у оперативним кодовима њихових акцепторских матичних извора (Родин и Родин, 2006а, 2006б).

Родинс предлаже да се та двојна комплементарност задржи у ранијој фази развоја кода и тако представља палимпсест модуларних модулата препознавања у транзицијским тРНК-има из симетричније фазе у еволуцији кода, на којој су успостављени троструки оквири читања, али само Средње базе антикона су биле фиксиране, можда се поклапају са другим кораком Деларуеве схеме диференцијације. Даље, они предлажу да су две класе ааРС вероватно развиле главно или мање уторно препознавање у време када су оба ланца гена садржавала кохерентне поруке преко кодирања смисла / антисенсе. Закључују да су нови кодони регрутовани у паровима, јер би за превођење и смисла и антисенсе било потребно да се то значење придаје и кодонима и њиховим антикодонима. Еволуциона варијација дуплицираног гена који кодира примордијалне синтетазе супротних класа (и препознавање утора тРНА) на супротним ланцима (Пхам ет ал., 2007) могла је увести нове кодонске парове, као што предлаже наслеђивање препознавања утора у Деларуе-овом моделу.

Родинс примећује да 16 од 32 парова кодон: антикодон укључује РИ палиндроме и стога представљају потенцијалну двосмисленост, нарочито у контексту петље за антикод, ИИНННРР (слика 1). Савремени ааРС непрестано користе препознавање супротних жљебова за ових 16 парова, сугерирајући латентни подкод код заснован на комплементарности који избегава збуњивање пандромских парова кодон: антикодон. Овај латентни код делује на следећи начин: ако два комплементарна кодона садрже ИИ вс РР на другој и суседној бази, њихов ааРС прилази акцептору тРНА из истог утора, то јест НАР · ИУН = мањи утор; РГН · НЦИ = главни утор. Ако се суседне базе наизменично - ИР или РИ - и стога могу формирати палиндром, онда се препознају из супротних жлебова: ИГН = мањи · НЦР = главни и НАИ = мањи · РУН = главни. Кључна веза између разликовања класе ааРС и смањења грешака је оно што Родинс назива правцем „ширења“, односно начином на који се користе суседне базе да би се побољшало специфично препознавање. Ширење препознавања у супротним смеровима увелике смањује ризик од погрешне аминоацилације, посебно рибозмалним ааРС, за које би сусрет различитих нуклеотида значио да иду у супротним смеровима, а самим тим и у интеракцију из супротних жлебова.

Image

Потенцијални палиндроми у антикодонској петљи тРНА и латентна, код комплементарност потодкод за препознавање синтетазе аминоацил-тРНА тРНА. Четири могуће конфигурације две антикодне базе на нивоу пурина вс пиримидина (подебљано лице) су упарене заједно са комплементарним антикодонима и обојене (плаво → црвено) у складу са повећањем рањивости на погрешно читање. Два узастопна пурина или пиримидини вјероватно се неће побркати са њиховим комплементима. Наизменично је да се наизменични пурин / пиримидински динуклеотиди у антикодону збуњују, што указују жуте испрекидане линије (прилагођени од Родин и Родин, 2008; Слике 3 и 4 и Табела 3).

Слика пуне величине

Ови радови доносе два нова увида у таблицу кодона. Деларуе пружа детерминистички механизам за разликовање потпуно двосмисленог троструког кода без икаквих информација у данашњи код који наводи 22 аминокиселине. Кључно за овај појам је да једна грана силаска не задржава информације о кодирању и зато је увек доступна за интерпункције, односно стоп кодоне. У складу са овим моделом диференцијације, најновија откривена тРНА, која декодира УАГ кодон као пиролизин у Архаеји, је најјаснија од свих, у интеракцији са синтезама класе И и класе ИИ лизил тРНА (Деларуе, 2007).

Латентна, поткомодност заснована на комплементарности коју је Родинс идентификовао пружа рационалну везу између разликовања класе ааРС и смањења грешке ацилације за тих шеснаест парова кодон: антикодон који би најчешће били збуњени од прекурсора синтетазе рибозимичке тРНА. Заузврат, ово тврди да је ацилација тРНА првобитно извршена рибозимским синтетазама.

Ако би, како Родинс сугерише, код порастао (симетрично) укључивање парова кодон: антикодон, то би подразумевало рану еквиваленцију између прве и треће базе кодона, а самим тим би променили неке еволутивне импликације хипотезе колебања (Крик, 1966), што најмање значење приписује трећој бази. Деларуеов модел диференцијације може пружити алтернативно објашњење.

Аутори

  1. Потражите ЦВ Цартер у:

    • Часописи за истраживање природе •
    • ПубМед •
    • Гоогле зналца