''분자의 중심 교리 생물학 RNA를 통해 DNA에서 단백질로 순차적 정보의 상세한 잔기별 전달을 다룹니다. 그러한 정보는 DNA에서 단백질로 단방향이며 단백질에서 단백질이나 핵산으로 전달될 수 없다고 명시되어 있습니다(Crick F.,1970).
스탠리 밀러(Stanley Miller)는 원시 지구 환경에서 생명의 기원을 이해하고 해독하기 위해 1952년과 1959년에 또 다른 실험을 수행했으며 2007년까지 살았습니다. 그의 시대 동안 DNA는 중요한 것으로 이해되었습니다. 생물 학적 분자는 실제로 정보 고분자 측면에서 가장 중요한 생물학적 분자입니다. 그러나 밀러는 그의 작품과 생각에서 '핵산 관련 정보 분자'에 대해 명시적으로 언급한 것을 완전히 놓친 것 같습니다.
Miller의 실험에 대한 한 가지 흥미로운 측면은 왜 그가 초기 지구 조건에서 핵산 정보 중합체를 찾는 것을 놓치고 아미노산에만 초점을 맞추었는지에 대한 것입니다. 원시 화산 폭발 조건에서 인이 존재할 가능성이 높지만 그가 인산염 전구체를 사용하지 않았기 때문입니까? 아니면 그는 다음과 같이 가정했습니까? 단백질 정보용 고분자가 될 수 있고 따라서 아미노산만 찾을 수 있습니까? 그는 단백질이 생명의 기원에 대한 기초라고 확신하여 그의 실험에서 아미노산의 존재만을 찾았습니까, 아니면 단백질이 인체의 모든 기능을 수행하고 우리가 표현형으로 더 많은 것의 기초라는 사실입니까? 그 당시 그가 생각했을 수도 있는 핵산보다 중요합니까?
70년 전에는 단백질과 그 기능에 대해 많이 알려졌지만 그 당시에는 핵산에 대해서는 덜 알려져 있었습니다. 단백질은 신체의 모든 생물학적 반응을 담당하기 때문에 Miller는 단백질이 정보 전달자여야 한다고 생각했습니다. 따라서 그의 실험에서만 단백질 구성 요소를 찾았습니다. 핵산 빌딩 블록도 형성되었지만 정교한 기기의 부족으로 인해 감지할 수 없는 미량으로 존재했을 가능성이 있습니다.
DNA 구조는 1953년에 공개되어 DNA의 이중 나선 구조를 제안하고 복제 특성에 대해 이야기했습니다. 이로 인해 유명한 '센트럴 도그마 1970년 유명 과학자인 Francis Crick이!1 그리고 과학자들은 원시 지구 조건에서 핵산 전구체를 뒤돌아보지 않는다는 센트럴 도그마에 너무 동조하고 확신했습니다.
이야기는 Miller로 끝나지 않는 것 같습니다. 아무도 오랫동안 원시 지구 조건에서 핵산 전구체를 찾지 않은 것 같습니다. 이것은 빠르게 움직이는 과학 단계에서 매우 놀라운 일입니다. 프리바이오틱 환경에서 아데닌 합성에 대한 보고가 있지만2 그러나 뉴클레오타이드 전구체의 프리바이오틱 합성에 대한 중요한 보고는 Sutherland에 의해 이루어졌습니다.3 2009년 이후. 2017년 연구자들은4 전기 방전 및 고출력 레이저 구동 플라즈마 충격을 사용하여 RNA 핵염기를 생성하기 위해 Miller와 Urey가 사용한 것과 유사한 환원 조건을 시뮬레이션했습니다.
밀러가 실제로 단백질을 정보 중합체로 생각했다면 "단백질이 정말 정보 중합체인가?"라는 질문이 생길 것입니다. 거의 반세기에 걸친 '센트럴 도그마'의 지배 이후, 우리는 쿠닌의 논문을 보게 된다.5 2012년 '중앙 도그마는 여전한가? 질병을 유발하는 잘못 접힌 단백질인 프리온의 이야기가 적절한 사례입니다. 잘못 접힌 프리온 단백질이 체내에서 면역 반응을 일으키지 않거나 시스템에서 제거되는 이유는 무엇입니까? 대신, 이 잘못 접힌 단백질은 CZD 질환의 경우와 같이 이와 유사한 다른 단백질을 "나쁜" 것으로 만들기 시작합니다. "좋은" 단백질이 잘못 접힌 다른 "나쁜" 단백질에 의해 유도/지시되는 이유와 세포 기계가 이를 막지 못하는 이유는 무엇입니까? 이 잘못 접힌 단백질이 가지고 있는 정보는 다른 유사한 단백질로 "전달"되어 비정상적으로 작동하기 시작합니다. 또한, 프리온은 매우 특이한 특성, 특히 고용량 UV 조사와 같은 가장 작은 핵산 분자도 비활성화하는 처리에 대한 탁월한 내성을 나타냅니다.6. 프리온은 세제가 있는 상태에서 100°C 이상의 온도에서 예열한 후 효소 처리하여 파괴할 수 있습니다.7.
효모에 대한 연구에 따르면 프리온 단백질은 좋은 단백질에서 "나쁜" 단백질로 구조적 전환을 유발하는 무질서한 프리온 결정 도메인을 가지고 있음이 밝혀졌습니다.8. 프리온 구조는 낮은 빈도(10-6 정도)에서 자발적으로 형성됩니다.9 스트레스 조건에서 프리온 상태로의 전환이 증가합니다.10. 프리온 형성 빈도가 훨씬 더 높은 이종 프리온 유전자에서 돌연변이가 분리되었습니다.11.
위의 연구는 잘못 접힌 프리온 단백질이 정보를 다른 단백질로 전달하고 아마도 DNA로 되돌아가 프리온 유전자의 돌연변이를 유발할 수 있음을 시사합니까? 프리온 의존적 표현형 유전의 유전적 동화는 그것이 가능할 수 있음을 시사합니다. 그러나 현재까지 역 번역(단백질에서 DNA로)은 발견되지 않았으며 중심 교리의 강력한 영향과 그러한 노력에 대한 자금 부족 가능성으로 인해 발견될 가능성이 매우 낮은 것으로 보입니다. 그러나 단백질에서 DNA로 정보를 전달하는 채널에 대한 기본 분자 메커니즘은 가상의 역 번역과 완전히 다르며 어느 시점에서 밝혀질 수 있다고 생각할 수 있습니다. 이에 답하기는 어려운 질문이지만 확실히 자유롭고 자유로운 탐구 정신은 과학의 특징이며 도그마나 컬트와 결혼하는 것은 과학에 대한 저주이며 과학 공동체의 사고를 프로그래밍할 가능성이 있습니다.
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참조 :
1. Crick F., 1970. 분자 생물학의 중심 도그마. Nature 227, 561–563(1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey 및 그 너머: 지난 60년 동안 우리는 프리바이오틱 유기 합성 반응에 대해 무엇을 배웠습니까? 지구 및 행성 과학의 연례 검토. Vol. 41:207-229 (권 발행일 2013년 7월) 2013년 XNUMX월 XNUMX일 사전 검토로 온라인에 처음 게시됨. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. 합성 전생물학적 그럴듯한 조건에서 활성화된 피리미딘 리보뉴클레오티드의 합성. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Miller-Urey 환원 분위기에서 핵염기 형성. PNAS 25년 2017월 114일 17 (4306) 4311-10; 2017년 XNUMX월 XNUMX일에 처음 게시되었습니다. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. 센트럴 도그마는 여전히 유효한가?. Biol Direct 7, 27(2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: 정제된 스크래피 프리온은 UV 조사에 의한 비활성화에 저항합니다. J 비롤. 1987, 61(1): 159-166. 에서 온라인으로 사용 가능 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, 외 2003. 감염된 소와 양의 뇌줄기에서 프리온 단백질의 효소 분해. The Journal of Infectious Diseases, 188권, 11호, 1년 2003월 1782일, 페이지 1789–XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: 기본적으로 펼쳐진 효모 프리온 단량체는 붕괴되고 빠르게 변동하는 구조의 앙상블을 채택합니다. 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: 효모의 단백질 돌연변이에 대한 증거: [PSI] 프리온의 형성, 안정성 및 독성에서 Hsp70 관련 샤페론 ssb의 역할. 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: 프리온, 단백질 항상성 및 표현형 다양성. 트랜드 셀 바이오. 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: 효모 프리온의 새로운 형성에 중요한 세포 인자. Biochem Soc 트랜스. 2008, 36(5부): 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
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