‘’The central dogma of molecular կենսաբանություն deals with the detailed residue-by-residue transfer of sequential information from DNA to protein via RNA. It states that such information is unidirectional from DNA to protein and cannot be transferred from protein to either protein or nucleic acid’’ (Crick F.,1970).
Stanley Miller performed experiments in 1952 and another in 1959 to understand and decipher the origins of life in the primordial earth environment and lived until 2007. During his time, DNA was understood to be an important կենսաբանական molecule, actually the most important biological molecule in terms of informational polymer. However, Miller seemed to have totally missed explicitly making any mention of ‘nucleic acid related informational molecule’ in his works and thoughts.
Միլլերի փորձի հետաքրքիր կողմն այն է, թե ինչու նա բաց թողեց նուկլեինաթթվի տեղեկատվական պոլիմեր փնտրել վաղ երկրային պայմաններում և կենտրոնացավ միայն ամինաթթուների վրա: Արդյո՞ք դա այն պատճառով է, որ նա չի օգտագործել ֆոսֆատի պրեկուրսորներ, թեև ֆոսֆորը հավանաբար առկա է հրաբխային ժայթքման պարզունակ պայմաններում: Թե՞ ենթադրում էր դա Սպիտակուցներ կարո՞ղ է լինել միայն տեղեկատվական պոլիմեր և հետևաբար փնտրել միայն ամինաթթուներ: Արդյո՞ք նա համոզված էր, որ սպիտակուցը կյանքի ծագման հիմքն է և հետևաբար միայն իր փորձի մեջ փնտրել է ամինաթթուների գոյությունը կամ այն փաստը, որ սպիտակուցները կատարում են բոլոր գործառույթները մարդու մարմնում և հիմք են հանդիսանում այն բանի, ինչ մենք ֆենոտիպիկ ենք և հետևաբար ավելի շատ ենք: կարևոր է, քան նուկլեինաթթուները, որոնք նա կարող էր մտածել այդ ժամանակ:
Սպիտակուցների և դրանց ֆունկցիոնալության մասին շատ բան էր հայտնի 70 տարի առաջ, իսկ այն ժամանակ՝ ավելի քիչ՝ նուկլեինաթթվի մասին: Քանի որ սպիտակուցները պատասխանատու են մարմնի բոլոր կենսաբանական ռեակցիաների համար, հետևաբար Միլլերը կարծում էր, որ դրանք պետք է լինեն տեղեկատվության կրող; և, հետևաբար, միայն իր փորձերում փնտրել է սպիտակուցի կառուցողական տարրեր: Հավանական է, որ նուկլեինաթթվի շինանյութերը նույնպես ձևավորվել են, բայց առկա են եղել այնպիսի հետքերով, որոնք չեն կարող հայտնաբերվել բարդ գործիքների բացակայության պատճառով:
ԴՆԹ - կառուցվածքը բացահայտվեց մեկ տարի անց՝ 1953 թվականին, որն առաջարկեց ԴՆԹ-ի կրկնակի պարուրաձև կառուցվածք և խոսեց դրա վերարտադրողական հատկության մասին: Սա ծնեց հայտնի «Կենտրոնական Դոգմա Մոլեկուլային կենսաբանության» 1970 թվականին հայտնի գիտնական Ֆրենսիս Քրիքի կողմից:1 Եվ գիտնականներն այնքան հարմարվեցին և համոզվեցին կենտրոնական դոգմայում, որ նրանք հետ չէին փնտրում նուկլեինաթթուների պրեկուրսորներ պարզունակ երկրային պայմաններում:
Պատմությունը կարծես թե չի ավարտվում Միլլերով. Թվում է, թե ոչ ոք շատ երկար ժամանակ չի փնտրել նուկլեինաթթվի պրեկուրսորներ պարզունակ երկրային պայմաններում, ինչը շատ զարմանալի է գիտության այս արագընթաց փուլում: Թեև կան հաղորդումներ ադենինի սինթեզի մասին նախաբիոտիկ համատեքստում2 բայց նուկլեոտիդային պրեկուրսորների նախաբիոտիկ սինթեզի զգալի զեկույցները եղել են Սաթերլենդի կողմից3 2009 թվականին և շարունակ։ Հետազոտողները 2017 թ4 նմանակել է նման նվազեցման պայմանները, որոնք օգտագործվում են Միլլերի և Ուրիի կողմից ՌՆԹ նուկլեոբազներ արտադրելու համար՝ օգտագործելով էլեկտրական լիցքաթափումներ և բարձր հզորության լազերային պլազմայի ազդեցությունները:
Եթե Միլլերը իրականում մտածեր սպիտակուցը որպես տեղեկատվական պոլիմեր, ապա հարց է առաջանում. «Արդյո՞ք սպիտակուցը իսկապես տեղեկատվական պոլիմեր է»: Մոտ կես դար «կենտրոնական դոգմայի» գերակայությունից հետո մենք տեսնում ենք Կունինի թերթը.5 2012-ին վերնագրված «Կենտրոնական դոգման դեռ մնում է. Պրիոնի պատմությունը՝ սխալ ծալված սպիտակուց, որը հիվանդություն է առաջացնում, օրինակ է: Ինչու՞ մարմնում սխալ ծալված պրիոն սպիտակուցը չի առաջացնում իմունային պատասխան և/կամ դուրս է գալիս համակարգից: Փոխարենը, այս սխալ ծալված սպիտակուցը սկսում է իրեն նման այլ սպիտակուցներ դարձնել «վատ», ինչպես դա CZD հիվանդության դեպքում է: Ինչու՞ «լավ» սպիտակուցները առաջնորդվում/թելադրվում են մյուս «վատ» սպիտակուցներով, որոնք սխալ ծալվում են, և ինչու բջջային մեխանիզմը չի խանգարում դրան: Ի՞նչ տեղեկատվություն ունի այս սխալ ծալված սպիտակուցը, որը «փոխանցվում» է նմանատիպ այլ սպիտակուցների և նրանք սկսում են անկանոն գործել: Ավելին, պրիոնները ցուցաբերում են չափազանց անսովոր հատկություններ, մասնավորապես, արտասովոր դիմադրություն բուժմանը, որն ապաակտիվացնում է նույնիսկ ամենափոքր նուկլեինաթթվի մոլեկուլները, ինչպիսիք են բարձր չափաբաժիններով ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը:6. Պրիոնները կարող են ոչնչացվել նախապես տաքացնելով 100°C-ից բարձր ջերմաստիճանում՝ լվացող միջոցների առկայության դեպքում, որին հաջորդում է ֆերմենտային մշակումը:7.
Թթխմորի վրա կատարվող ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ պրիոնային սպիտակուցներն ունեն պրիոն-որոշիչ տիրույթ, որն առաջացնում է դրա կոնֆորմացիոն անցումը լավից դեպի «վատ» սպիտակուց:8. Պրիոնի կոնֆորմացիան ձևավորվում է ինքնաբերաբար ցածր հաճախականությամբ (10-6 կարգի)9 իսկ պրիոնային վիճակին անցնելը և դրանից անցնելը մեծանում է սթրեսային պայմաններում10. Մուտանտները մեկուսացվել են հետերոլոգ պրիոնի գեներում՝ պրիոնի ձևավորման շատ ավելի հաճախականությամբ11.
Արդյո՞ք վերը նշված ուսումնասիրությունները հուշում են, որ սխալ ծալված պրիոնային սպիտակուցները տեղեկատվություն են փոխանցում այլ սպիտակուցներին և, հնարավոր է, վերադառնալ ԴՆԹ՝ առաջացնելով պրիոնի գեների մուտացիաներ: Պրիոնից կախված ֆենոտիպային ժառանգականության գենետիկ ձուլումը հուշում է, որ դա հնարավոր է: Այնուամենայնիվ, մինչ օրս հակադարձ թարգմանությունը (սպիտակուցը ԴՆԹ-ին) չի հայտնաբերվել և շատ քիչ հավանական է թվում, որ երբևէ հայտնաբերվի՝ կենտրոնական դոգմայի ուժեղ ազդեցության և նման ջանքերի համար ֆինանսավորման հնարավոր բացակայության պատճառով: Այնուամենայնիվ, կարելի է պատկերացնել, որ սպիտակուցից ԴՆԹ տեղեկատվության փոխանցման ուղիների հիմքում ընկած մոլեկուլային մեխանիզմները լիովին տարբերվում են հիպոթետիկ հակադարձ թարգմանությունից և կարող են ի հայտ գալ ժամանակի ինչ-որ պահի: Դժվար է պատասխանել այս հարցին, բայց, անշուշտ, հետազոտության ազատ անկաշկանդ ոգին գիտության հատկանիշն է, իսկ դոգմայի կամ պաշտամունքի հետ ամուսնանալը հակասում է գիտությանը և ունի գիտական համայնքի մտածողությունը ծրագրելու ներուժ:
***
Հիշատակում:
1. Crick F., 1970. Մոլեկուլային կենսաբանության կենտրոնական դոգմա: Nature 227, 561–563 (1970): DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey and Beyond. Ի՞նչ ենք մենք սովորել պրեբիոտիկ օրգանական սինթեզի ռեակցիաների մասին վերջին 60 տարում: Երկրի և մոլորակային գիտությունների տարեկան ակնարկ. Հատ. 41:207-229 (Հատորի հրապարակման ամսաթիվ 2013թ. մայիսի) Առաջին անգամ հրապարակվել է առցանց՝ որպես նախնական վերանայում, 7թ. մարտի 2013-ին: DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Ակտիվացված պիրիմիդինային ռիբոնուկլեոտիդների սինթեզը նախաբիոտիկորեն հավանական պայմաններում: Nature 459, 239–242 (2009): https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al, 2017. Նուկլեոբազների ձևավորում Միլեր-Ուրեյ վերականգնող մթնոլորտում: PNAS Ապրիլ 25, 2017 114 (17) 4306-4311; առաջին անգամ հրապարակվել է 10 թվականի ապրիլի 2017-ին: DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. Արդյո՞ք կենտրոնական դոգման շարունակում է մնալ: Biol Direct 7, 27 (2012): https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB. Մաքրված scrapie պրիոնները դիմակայում են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման անակտիվացմանը: Ջ Վիրոլ. 1987, 61 (1): 159-166. Հասանելի է առցանց https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al, 2003. Պրիոն սպիտակուցի ֆերմենտային դեգրադացիան ուղեղի ցողունում՝ վարակված տավարից և ոչխարից: The Journal of Infectious Diseases, Volume 188, Issue 11, 1 December 2003, Pages 1782–1789: DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA. Բնության մեջ բացված խմորիչ պրիոն մոնոմերը ընդունում է փլուզված և արագ տատանվող կառուցվածքների համույթ: 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. Վկայություն խմորիչի մեջ սպիտակուցի մուտատորի մասին. Hsp70-ի հետ կապված chaperone ssb-ի դերը [PSI] պրիոնի ձևավորման, կայունության և թունավորության մեջ: Մոլ Բջջային Բիոլ. 1999, 19 (12): 8103-8112: DOI: https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103
10. Halfmann R, Alberti S, Lindquist S. Prions, սպիտակուցային հոմեոստազ և ֆենոտիպային բազմազանություն: Trends 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. Բջջային գործոններ, որոնք կարևոր են խմորիչ պրիոնների de novo ձևավորման համար: Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
