「分子のセントラルドグマ」 生物学 DNA から RNA を介したタンパク質への連続情報の詳細な残基ごとの伝達を扱います。それは、そのような情報は DNA からタンパク質への一方向性であり、タンパク質からタンパク質または核酸のいずれにも伝達できないと述べています。」 (Crick F., 1970)。
スタンレー・ミラーは、原始の地球環境における生命の起源を理解して解読するために、1952 年と 1959 年に別の実験を実施し、2007 年まで生きました。彼の時代、DNA は重要な情報であると理解されていました。 生物学的な 分子、実際には情報ポリマーの観点から最も重要な生体分子です。しかし、ミラーは自身の著作や思想の中で「核酸関連情報分子」について明確に言及することを完全に見逃していたようだ。
ミラーの実験についてのXNUMXつの興味深い側面は、なぜ彼が初期の地球条件で核酸情報ポリマーを探すのを逃し、アミノ酸だけに焦点を合わせたのかということです。 リンは原始的な火山噴火条件で存在する可能性が高いですが、それは彼がリン酸塩前駆体を使用しなかったためですか？ または彼はそれを仮定しましたか タンパク質 情報ポリマーにしかなり得ないので、アミノ酸だけを探しましたか？ 彼はタンパク質が生命の起源の基礎であると確信していたので、彼の実験でアミノ酸の存在を探しただけでしたか、タンパク質が人体のすべての機能を実行し、表現型の基礎であり、したがってより多くの彼が当時考えていたかもしれない核酸よりも重要ですか？
70年前にはタンパク質とその機能について多くのことが知られており、当時の核酸についてはあまり知られていませんでした。 タンパク質は体内のすべての生物学的反応に関与しているため、ミラーはそれらが情報担体であるべきだと考えました。 したがって、彼の実験でのみタンパク質の構成要素を探しました。 核酸ビルディングブロックも形成されたが、高度な機器がないために検出できなかった微量で存在していたことはもっともらしい。
DNA 1953年後のXNUMX年に構造が明らかになり、DNAの二重らせん構造が提案され、その複製特性について説明されました。 これは有名な 'を生み出しましたセントラルドグマ 有名人の科学者フランシス・クリックによる1970年の「分子生物学の」！1 そして、科学者たちはセントラルドグマに非常に同調し、確信を持ったので、原始的な地球の状態で核酸前駆体を振り返ることはありませんでした。
物語はミラーで終わらないようです。 原始的な地球の状態で非常に長い間核酸前駆体を探した人は誰もいないようです。これは、この急速に変化する科学の段階では非常に驚くべきことです。 プレバイオティクスの文脈でのアデニンの合成の報告がありますが2 しかし、ヌクレオチド前駆体のプレバイオティクス合成の重要な報告は、サザーランドによるものでした3 2009年以降。 2017年に研究者4 MillerとUreyが放電と高出力レーザー駆動プラズマ衝撃を使用してRNA核酸塩基を生成するために使用したのと同様の還元条件をシミュレートしました。
ミラーが実際にタンパク質を情報ポリマーと考えていた場合、「タンパク質は本当に情報ポリマーなのか」という疑問が生じます。 「セントラルドグマ」が半世紀近く支配された後、クーニンの論文を見ることができます。5 2012年のタイトル 'セントラルドグマはまだ立っていますか？ 病気を引き起こす誤って折りたたまれたタンパク質であるプリオンの話は、その好例です。 体内で誤って折りたたまれたプリオンタンパク質が免疫応答を引き起こさない、および/またはシステムから排除されるのはなぜですか？ 代わりに、この誤って折りたたまれたタンパク質は、CZD疾患の場合のように、それに類似した他のタンパク質を「悪い」ものにし始めます。 なぜ「良い」タンパク質が他の「悪い」タンパク質によって誤って折りたたまれるように誘導/指示されるのか、そしてなぜ細胞機構がそれを止めないのか？ この誤って折りたたまれたタンパク質には、他の同様のタンパク質に「転送」され、不規則に作用し始める情報は何ですか？ さらに、プリオンは非常に珍しい特性を示します。特に、高線量のUV照射などの最小の核酸分子でさえも不活性化する治療に対する並外れた耐性を示します。6。 プリオンは、洗剤の存在下で100°Cを超える温度で予熱した後、酵素処理することで破壊できます。7.
酵母での研究は、プリオンタンパク質が、良いタンパク質から「悪い」タンパク質へのコンフォメーション変化を引き起こす無秩序なプリオン決定ドメインを持っていることを示しています8。 プリオンコンフォメーションは低頻度（10-6のオーダー）で自発的に形成されます9 プリオン状態への切り替えとプリオン状態からの切り替えは、ストレス条件下で増加します10。 変異体は異種プリオン遺伝子で単離されており、プリオン形成の頻度がはるかに高い11.
上記の研究は、誤って折りたたまれたプリオンタンパク質が他のタンパク質に情報を渡し、おそらくDNAに戻ってプリオン遺伝子の突然変異を引き起こす可能性があることを示唆していますか？ プリオン依存性の表現型遺伝の遺伝的同化は、それが可能かもしれないことを示唆している。 しかし、これまでのところ、逆翻訳（タンパク質からDNA）は発見されておらず、セントラルドグマの強い影響とそのような努力に対する資金不足の可能性があるため、発見される可能性は非常に低いようです。 しかし、タンパク質からDNAへの情報伝達のチャネルの根底にある分子メカニズムは、仮想の逆翻訳とは完全に異なり、ある時点で明らかになる可能性があると考えられます。 これに答えるのは難しい質問ですが、確かに自由な自由な探究の精神は科学の特徴であり、教義やカルトと結婚することは科学への嫌悪感であり、科学界の思考をプログラムする可能性があります。
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参照：
1.クリックF.、1970年。分子生物学のセントラルドグマ。 Nature 227、561–563（1970）。 DOI： https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM。、2013年。Miller-UreyandBeyond：過去60年間で、プレバイオティクス有機合成反応について何を学びましたか？ 地球惑星科学の年次レビュー。 巻41：207-229（ボリューム発行日2013年7月）2013年XNUMX月XNUMX日に事前レビューとしてオンラインで最初に発行されました。DOI： https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner、M.、Gerland、B。＆Sutherland、J.、2009。前生物的にもっともらしい条件での活性化ピリミジンリボヌクレオチドの合成。 Nature 459、239–242（2009）。 https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M、Pietrucci F、et al 2017. Miller–Urey還元性雰囲気での核酸塩基の形成。 PNAS 25年2017月114日17（4306）4311-10; 2017年XNUMX月XNUMX日に最初に公開されました。DOI： https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin、EV2012。セントラルドグマはまだ立っていますか？.BiolDirect 7、27（2012）。 https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C、Cleaver JE、Diener TO、Prusiner SB：精製されたスクレイピープリオンはUV照射による不活性化に抵抗します。 Jビロル。 1987、61（1）：159-166。 オンラインで入手可能 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM、Jeng-Jie Wang JJ、etal2003。感染した牛および羊の脳幹におけるプリオンタンパク質の酵素的分解。 Journal of Infectious Diseases、第188巻、第11号、1年2003月1782日、1789〜XNUMXページ。 DOI： https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S、Krishnan R、Lemke EA、Lindquist S、Deniz AA：ネイティブに折りたたまれていない酵母プリオンモノマーは、崩壊した急速に変動する構造のアンサンブルを採用しています。 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：酵母におけるタンパク質ミューテーターの証拠：[PSI]プリオンの形成、安定性、および毒性におけるHsp70関連シャペロンssbの役割。 Mol CellBiol。 1999、19（12）：8103-8112。 DOI： https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103
10. Halfmann R、Alberti S、Lindquist S：プリオン、タンパク質恒常性、および表現型の多様性。 トレンドセルバイオル。 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：酵母プリオンのdenovo形成に重要な細胞因子。 Biochem SocTrans。 2008、36（Pt 5）：1083-1087.DOI： https://doi.org/10.1042/BST0361083
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