Paglutas ng Suliranin sa Manok at Itlog – “Isang Malapit na Hakbang sa Muling Pagbubuo ng Pinagmulan ng Buhay”

Ipinakita ng pangkat ng Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) sa Munich na mayroong ilang pagbabago sa paglilipat-RNA Pinapayagan sila ng mga molekula (tRNAs) na magkasama sa isang yunit na gumaganang maaaring malinaw na makaya ang impormasyon. Ang mga TRNA ay mahahalagang elemento sa ebolusyon ng mga maagang buhay na form.

Ang buhay na alam natin na ito ay batay sa isang kumplikadong network ng mga koneksyon, na nagaganap sa isang napakaliit na sukat sa mga cell ng dugo, at nagsasangkot ng libu-libong iba’t ibang mga uri ng cell. Sa aming mga katawan, ang isang pangunahing proseso ay paulit-ulit na maraming beses sa isang araw. Sa isang proseso na kilala bilang pagkopya, ang mga protina na nagkopya ng impormasyong genetiko ay kasama sa file DNA ang mga molekula ay nakaimbak sa nucleus ng cell – bago ipamahagi ang mga ito nang pantay-pantay sa dalawang mga cell ng anak na babae habang naghahati ang cell. Ang data ay pagkatapos ay sapalarang kinopya (‘nakasulat’) sa tinaguriang mga molekula ng RNA messenger (mRNAs), na nagdidirekta ng pagbubuo ng maraming iba’t ibang mga protina na kinakailangan ng uri ng sangkot na cell. Ang pangalawang uri ng RNA – ang paglipat ng RNA (tRNA) – ay may pangunahing papel sa ‘pagsasalin’ ng mRNAs sa mga protina. Ang paghahatid ng RNA ay gumaganap bilang tagapamagitan sa pagitan ng mRNAs at mga protina: tinitiyak ang mga amino acidacid ang mga subunit na naglalaman ng mga tiyak na protina ay naka-grupo sa pagkakasunud-sunod na tinukoy ng kaukulang mRNA.

Paano posible na ang mga kumplikadong pakikipag-ugnayan sa pagitan ng pagtitiklop ng DNA at pagsasalin ng mRNA sa mga protina ay lumitaw noong unang lumitaw ang mga sistema ng pamumuhay sa Earth? Narito mayroon kaming isang lumang halimbawa ng problema ng manok at itlog: Kailangan ng mga protina upang makapagsulat ng impormasyong genetiko, ngunit ang kanilang sariling kombinasyon ay nakasalalay sa pagsulat.

Ang mga siyentipiko ng LMU na pinangunahan ni Propesor Dieter Braun ay ipinakita na ngayon kung paano malulutas ang nasabing kabuluhan. Ipinakita nila na ang maliliit na pagbabago sa mga istraktura ng mga modernong tRNA Molekyul ay nagpapahintulot sa kanila na malaya na makilahok sa pagbuo ng isang uri ng modyul na pagtitiklop, na mas madaling makopya ang data. Iminumungkahi ng mga natuklasan na ang tRNAs – ang mga pangunahing tagapamagitan sa pagitan ng salin at pagsasalin sa mga modernong cell – ay maaari ding maging isang mahalagang ugnayan sa pagitan ng pagdoble at pagsasalin sa maagang proseso ng buhay. Kaya’t maaari itong magbigay ng isang mahusay na solusyon sa tanong na kung ano ang mauna – impormasyong genetiko o protina?

Nakakagulat, sa mga tuntunin ng kanilang pagkakasunud-sunod at pangkalahatang istraktura, ang mga tRNA ay lubos na napangalagaan sa lahat ng tatlong mga health zone, katulad ng unicellular Archaea at Bacteria (non-cellular) at Eukaryota (mga sangkap na naglalaman ng mga cell na naglalaman ng totoong nucleus). Ang katotohanang ito lamang ang nagmumungkahi na ang mga tRNA ay kabilang sa pinaka sinaunang mga Molekyul sa biosfir.

Bilang mga kamakailang hakbang sa ebolusyon ng buhay, ang paglitaw ng pag-uulit at interpretasyon – at ang mga kumplikadong ugnayan sa pagitan nila – ay hindi resulta ng isang hindi inaasahang hakbang. Mas naiintindihan ito bilang pagtatapos ng paglalakbay ng ebolusyon. “Ang mga pangunahing kundisyon tulad ng pag-uulit, pagkontrol ng kapanganakan, pagpaplano at disenyo ng silid ay maaaring maglaro ng isang pangunahing papel sa mga pagpapaunlad na ito,” sabi ni Dieter Braun. “At sa pangkalahatan, ang gayong mga proseso ng pisikal at kemikal ay ganap na nakasalalay sa pagkakaroon ng mga pasilidad na nagbibigay ng mga kondisyon para sa hindi pagkakapantay-pantay.”

Sa kanilang mga eksperimento, ginamit ni Braun at mga kasamahan ang isang hanay ng mga hibla na batay sa DNA na umaangkop sa modernong katayuan ng tRNA. Ang bawat isa ay gawa sa dalawang ‘hair pin’ (tinawag dahil ang bawat strand ay maaaring maging self-binding at bumubuo ng isang pinag-isang istraktura ng loop), na pinaghihiwalay ng isang pagkakasunud-sunod ng impormasyon sa gitna. Walong tulad ng mga hibla ay maaaring konektado sa pamamagitan ng isang pangunahing pares na sumali upang bumuo ng isang kumplikadong istraktura. Batay sa mga ipinares na pattern na tinawag para sa mga medium-size na rehiyon, ang kumplikadong ay nakapasok sa isang 4-digit na binary code.

Ang bawat pagsubok ay nagsimula sa isang template – isang istraktura ng data na binubuo ng dalawang uri ng mga pansamantalang pagkakasunud-sunod ng impormasyon na tumutukoy sa mga pagkakasunud-sunod ng binary. Ipinakita ng pagkakasunud-sunod na ito kung paano maaaring makipag-ugnay ang kaukulang molekula sa isang pool ng mga magagamit na mga hibla. Patuloy na ipinapakita ng mga mananaliksik na ang isang pabagu-bagong istraktura ng binary ay maaaring makopya ng paulit-ulit, iyon ay, pagpapalaki, gamit ang paulit-ulit na pagkakasunud-sunod ng mga pagbabagu-bago ng temperatura sa pagitan ng temperatura at halumigmig. “Samakatuwid ay ipinapalagay na ang naturang proseso ng pag-ulit ay malamang na maganap sa isang pabago-bagong sistema na nagsasanhi ng pag-init ng mundo sa unang Daigdig,” sabi ni Braun. Sa partikular, ang mga may tubig na solusyon na nakulong sa mga bato na nahuhulog sa ilalim ng dagat ay maaaring magbigay ng isang perpektong kapaligiran para sa mga naturang cycle ng reaksyon, dahil ang natural na temperatura, na nabuo ng mga alon ng kombeksyon, ay kilalang nagaganap sa mga naturang lugar.

Sa panahon ng proseso ng pagkopya, ang mga kaukulang hibla (kinuha mula sa pool ng mga molekula) ay nakakatugon sa bahagi ng impormasyon ng mga string ng template. Sa paglipas ng panahon, ang mga follicle ng buhok sa paligid ng mga hibla na ito ay nagsasama-sama din upang makabuo ng isang matatag na gulugod, at ang mga nagpapalitan ng init ay patuloy na nagsasagawa ng proseso ng pagpapalaki. Kung ang temperatura ay nadagdagan sa isang maikling panahon, ang mga hibla ng template ay pinaghihiwalay mula sa bagong nabuo na duplicate, at pareho ang maaaring gampanan bilang mga string ng template sa susunod na ikot ng pagpaparami.

Naipakita ng koponan na ang system ay may kakayahang dagdagan ang pagkopya. Ito ay isang mahalagang pagtuklas, dahil ipinapakita nito na ang paulit-ulit na diskarte ay lumalaban higit sa lahat ay bumagsak dahil sa koleksyon ng mga error. Ang katotohanang ang istraktura ng istraktura na nagtutuon ng sarili mismo ay katulad ng sa mga modernong tRNA na nagpapahiwatig na ang mga naunang uri ng tRNAs ay maaaring may papel sa paglaganap ng cell, bago ang mga tRNA Molekyul ay kinuha ang kanilang modernong papel sa pagsasalin ng pagkakasunud-sunod ng RNA sa mga protina. Sinabi ni Alexandra Kühnlein: “Ang ugnayan sa pagitan ng pagdoble at ebolusyon ay maaaring magbigay ng solusyon sa problema ng manok at itlog. Maaari rin itong mag-ulat sa katayuan ng mga proto-tRNA, at linawin ang papel ng mga tRNA bago sila mapili para magamit sa pagsasalin.

Ang pananaliksik sa laboratoryo tungkol sa pinagmulan ng buhay at ang paglitaw ng ebolusyon ng Darwinian sa antas ng mga kemikal na polymer ay mayroon ding epekto sa hinaharap ng biotechnology. “Ang aming pag-aaral ng mga maagang porma ng pagtitiklop ng molekula at ang aming paghanap ng ugnayan sa pagitan ng pagdoble at pagsasalin ay nagdadala sa amin malapit sa muling pagtatayo ng pinagmulan ng buhay,” pagtatapos ni Braun.

Sanggunian: “Ang pagkakasunud-sunod ng tRNA ay maaaring ulitin ng maraming beses” nina Alexandra Kühnlein, Simon A Lanzmich at Dieter Braun, 2 Marso 2021, eLife.
SEKSYON: 10.7554 / eLife.63431

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.