'' Die sentrale dogma van molekulêre biologie handel oor die gedetailleerde oordrag-vir-residu-oordrag van opeenvolgende inligting van DNA na proteïen via RNA. Dit stel dat sulke inligting eenrigting van DNA na proteïen is en nie van proteïen na óf proteïen óf nukleïensuur oorgedra kan word nie'' (Crick F., 1970).
Stanley Miller het eksperimente in 1952 en nog een in 1959 uitgevoer om die oorsprong van lewe in die oeraarde-omgewing te verstaan en te ontsyfer en het tot 2007 geleef. Gedurende sy tyd is DNS verstaan as 'n belangrike biologiese molekule, eintlik die belangrikste biologiese molekule in terme van inligtingspolimeer. Dit het egter gelyk of Miller heeltemal gemis het om enige melding van 'nukleïensuurverwante inligtingmolekule' in sy werke en gedagtes uitdruklik te maak.
Een nuuskierige aspek oor Miller se eksperiment is hoekom hy gemis het om na nukleïensuur inligtingspolimeer in vroeë aardtoestande te soek, en net op aminosure gefokus het? Is dit omdat hy nie fosfaatvoorlopers gebruik het nie, alhoewel fosfor waarskynlik in primitiewe vulkaniese uitbarstingstoestande teenwoordig sal wees? Of het hy dit aangeneem proteïen kon slegs die inligtingspolimeer wees en dus net vir aminosure gesoek? Was hy oortuig daarvan dat proteïene die basis is vir die oorsprong van lewe en het hy dus slegs gesoek na die bestaan van aminosure in sy eksperiment of die feit dat proteïene al die funksies in die menslike liggaam verrig en die basis is van wat ons fenotipies is en dus meer is belangrik as nukleïensure, wat hy dalk op daardie stadium gedink het?
Daar was baie bekend oor proteïene en hul funksionaliteit 70 jaar gelede en minder oor nukleïensuur in daardie tyd. Aangesien proteïene verantwoordelik is vir alle biologiese reaksies in die liggaam, het Miller dus gedink dat hulle inligtingsdraer moet wees; en daarom het hy slegs in sy eksperimente na boustene van proteïen gesoek. Dit is aanneemlik dat nukleïensuurboublokke ook gevorm is maar in sulke spoorhoeveelhede teenwoordig was dat dit nie opgespoor kon word nie weens 'n gebrek aan gesofistikeerde instrumentasie.
DNA struktuur is 'n jaar later in 1953 onthul, wat 'n dubbelheliese struktuur vir DNA voorgestel het en oor die replikatiewe eienskap daarvan gepraat het. Dit het geboorte gegee aan die beroemde 'Sentrale dogma of Molecular Biology' in 1970 deur die bekende wetenskaplike Francis Crick!1 En wetenskaplikes het so ingestel op en oortuig geraak deur die sentrale dogma dat hulle nie teruggekyk het vir nukleïensuurvoorlopers in primitiewe aardse toestande nie.
Die storie eindig blykbaar nie met Miller nie; dit lyk asof niemand vir 'n baie lang tyd na nukleïensuurvoorlopers in primitiewe aardtoestande gesoek het nie - iets baie verrassend in hierdie vinnig-bewegende fase van die wetenskap. Alhoewel daar verslae is van sintese van adenien in 'n prebiotiese konteks2 maar betekenisvolle verslae van prebiotiese sintese van nukleotiedvoorlopers was deur Sutherland3 in 2009 en verder. In 2017 het navorsers4 het soortgelyke verminderende toestande gesimuleer soos deur Miller en Urey gebruik om RNA-nukleobasisse te produseer deur elektriese ontladings en hoëkrag-lasergedrewe plasma-impakte te gebruik.
As Miller eintlik aan proteïen as inligtingspolimeer gedink het, ontstaan die vraag: "Is proteïen werklik 'n inligtingspolimeer"? Na byna 'n halwe eeu van oorheersing van die 'sentrale dogma', kry ons Koonin se referaat te sien5 van 2012 getiteld 'Staan die sentrale dogma nog? Die verhaal van prion, 'n verkeerd gevoude proteïen wat siektes veroorsaak, is 'n voorbeeld daarvan. Waarom veroorsaak die verkeerd gevoude prionproteïen in die liggaam nie immuunrespons nie en/of word uit die sisteem uitgeskakel? In plaas daarvan begin hierdie verkeerd gevoude proteïen ander proteïene soortgelyk aan dit so "sleg" maak soos die geval is in CZD-siekte. Waarom word “goeie” proteïene gelei/gedikteer deur die ander “slegte” proteïen wat verkeerd gevou moet word en hoekom die sellulêre masjinerie dit nie stop nie? Watter inligting het hierdie verkeerd gevoude proteïen wat na ander soortgelyke proteïene "oorgedra" word en hulle begin wisselvallig optree? Verder toon prions uiters ongewone eienskappe, veral buitengewone weerstand teen behandeling wat selfs die kleinste nukleïensuurmolekules soos hoë dosis UV-bestraling inaktiveer6. Prione kan vernietig word deur voorverhitting by temperature bo 100°C in die teenwoordigheid van skoonmaakmiddels gevolg deur ensiematiese behandeling7.
Studies in gis het getoon dat prionproteïene 'n wanordelike prionbepalende domein besit wat sy konformasie-oorgang van goeie na "slegte" proteïen veroorsaak.8. Die prion-konformasie vorm spontaan teen 'n lae frekwensie (in die orde van 10-6)9 en oorskakeling na en van die prionstaat neem toe onder strestoestande10. Mutante is geïsoleer in heteroloë priongene, met baie hoër frekwensie van prionvorming11.
Dui bogenoemde studies daarop dat verkeerd gevoude prionproteïene inligting aan ander proteïene deurgee en moontlik na DNA kan terugkeer om mutasies in die priongene te veroorsaak? Genetiese assimilasie van prionafhanklike fenotipiese oorerwing dui daarop dat dit moontlik kan wees. Omgekeerde vertaling (proteïen na DNA) is egter tot dusver nie ontdek nie en dit lyk hoogs onwaarskynlik dat dit ooit ontdek sal word weens die sterk invloed van sentrale dogma en moontlike gebrek aan finansiering vir sulke pogings. Dit is egter denkbaar dat die onderliggende molekulêre meganismes vir die kanaal van inligtingoordrag van proteïen na DNA heeltemal verskil van die hipotetiese omgekeerde vertaling en op 'n sekere tydstip aan die lig kan kom. Dit is 'n moeilike vraag om dit te beantwoord, maar vrye, onbelemmerde gees van ondersoek is beslis die kenmerk van die wetenskap en om met 'n dogma of kultus te trou is 'n vervloeking van die wetenskap en het die potensiaal om denke van die wetenskaplike gemeenskap te programmeer.
***
Verwysings:
1. Crick F., 1970. Sentrale Dogma van Molekulêre Biologie. Nature 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey en verder: Wat het ons geleer oor prebiotiese organiese sintesereaksies in die afgelope 60 jaar? Jaarlikse oorsig van Aarde en Planetêre Wetenskappe. Vol. 41:207-229 (Volume publikasie datum Mei 2013) Eerste gepubliseer aanlyn as 'n resensie in Advance op 7 Maart 2013. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Sintese van geaktiveerde pirimidien-ribonukleotiede in prebioties aanneemlike toestande. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Vorming van nukleobasisse in 'n Miller-Urey-verminderende atmosfeer. PNAS 25 April 2017 114 (17) 4306-4311; eerste gepubliseer 10 April 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. Staan die sentrale dogma nog?.Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: Gesuiwerde scrapie prions weerstaan inaktivering deur UV-bestraling. J Virol. 1987, 61 (1): 159-166. Aanlyn beskikbaar op https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. Enzymatic Degradation of Prion Protein in Brain Stem from Infected Cattle and Sheep. The Journal of Infectious Diseases, Jaargang 188, Uitgawe 11, 1 Desember 2003, Bladsye 1782–1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: 'n Inheemse ontvoude gis prionmonomeer neem 'n ensemble van ineengestorte en vinnig wisselende strukture aan. 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: Bewyse vir 'n proteïenmutator in gis: rol van die Hsp70-verwante chaperone ssb in vorming, stabiliteit en toksisiteit van die [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: Prions, proteïenhomeostase en fenotipiese diversiteit. Tendense 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: Sellulêre faktore wat belangrik is vir die de novo vorming van gis prions. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
