"دگم مرکزی مولکولی زیست شناسی به انتقال دقیق باقیمانده به باقیمانده اطلاعات متوالی از DNA به پروتئین از طریق RNA می پردازد. بیان می کند که چنین اطلاعاتی از DNA به پروتئین یک طرفه است و نمی تواند از پروتئین به پروتئین یا اسید نوکلئیک منتقل شود.» (Crick F., 1970).
استنلی میلر در سال 1952 و آزمایش دیگری در سال 1959 برای درک و رمزگشایی منشأ حیات در محیط اولیه زمین انجام داد و تا سال 2007 زندگی کرد. در زمان او، DNA به عنوان یک مهم شناخته شد. زیستی مولکول، در واقع مهمترین مولکول بیولوژیکی از نظر پلیمر اطلاعاتی است. با این حال، به نظر میرسید که میلر از ذکر «مولکول اطلاعاتی مرتبط با اسید نوکلئیک» در آثار و افکار خود کاملاً غافل شده است.
یک جنبه کنجکاو در مورد آزمایش میلر این است که چرا او در شرایط اولیه زمین به دنبال پلیمر اطلاعاتی اسید نوکلئیک نبود و فقط روی اسیدهای آمینه تمرکز کرد؟ آیا به این دلیل است که او از پیش سازهای فسفات استفاده نکرده است، اگرچه فسفر احتمالاً در شرایط اولیه فوران آتشفشانی وجود دارد؟ یا او این را فرض کرد پروتئين آیا فقط می تواند پلیمر اطلاعاتی باشد و از این رو فقط به دنبال اسیدهای آمینه بود؟ آیا او متقاعد شده بود که پروتئین اساس منشأ حیات است و از این رو فقط در آزمایش خود به دنبال وجود آمینو اسیدها بود یا اینکه پروتئین ها همه عملکردهای بدن انسان را انجام می دهند و اساس آنچه ما از نظر فنوتیپی هستیم و از این رو بیشتر هستند. مهمتر از اسیدهای نوکلئیک، که شاید در آن زمان فکر می کرد؟
70 سال پیش اطلاعات زیادی در مورد پروتئین ها و عملکرد آنها وجود داشت و در آن زمان کمتر در مورد اسید نوکلئیک وجود داشت. از آنجایی که پروتئین ها مسئول تمام واکنش های بیولوژیکی در بدن هستند، بنابراین میلر فکر می کرد که آنها باید حامل اطلاعات باشند. و از این رو فقط در آزمایشات خود به دنبال بلوک های سازنده پروتئین بود. این احتمال وجود دارد که بلوکهای سازنده اسید نوکلئیک نیز تشکیل شده باشند، اما در مقادیر کمی وجود داشته باشند که به دلیل عدم وجود ابزار دقیق قابل شناسایی نیستند.
DNA ساختاری یک سال بعد در سال 1953 آشکار شد که یک ساختار مارپیچ دوگانه برای DNA پیشنهاد کرد و در مورد خاصیت همانندسازی آن صحبت کرد. این امر معروف به دنیا آمددگما مرکزی زیست شناسی مولکولی در سال 1970 توسط دانشمند مشهور فرانسیس کریک!1 و دانشمندان آنقدر با این دگم مرکزی هماهنگ شدند و متقاعد شدند که به دنبال پیش سازهای اسید نوکلئیک در شرایط زمین اولیه نبودند.
به نظر نمی رسد داستان به میلر ختم شود. به نظر می رسد هیچ کس برای مدت طولانی به دنبال پیش سازهای اسید نوکلئیک در شرایط زمین اولیه نبوده است - چیزی بسیار شگفت انگیز در این مرحله سریع علم. اگرچه گزارش هایی از سنتز آدنین در زمینه پری بیوتیک وجود دارد2 اما گزارش های قابل توجهی از سنتز پری بیوتیک پیش سازهای نوکلئوتیدی توسط ساترلند بود3 در سال 2009 و به بعد. در سال 2017 محققان4 شرایط کاهشی مشابهی را که توسط میلر و یوری برای تولید هستههای RNA با استفاده از تخلیه الکتریکی و تأثیرات پلاسمای پرقدرت لیزری استفاده میشود، شبیهسازی کرد.
اگر میلر واقعاً پروتئین را به عنوان پلیمر اطلاعاتی در نظر می گرفت، این سؤال پیش می آید که "آیا پروتئین واقعاً یک پلیمر اطلاعاتی است"؟ پس از نزدیک به نیم قرن تسلط «دگم مرکزی»، میتوانیم مقاله کونین را ببینیم.5 سال 2012 با عنوان «آیا جزمیت مرکزی هنوز پابرجاست؟ داستان پریون، پروتئینی که به اشتباه تا شده و باعث بیماری می شود، نمونه ای از این موضوع است. چرا پروتئین پریون به اشتباه در بدن پاسخ ایمنی را تحریک نمی کند و/یا از سیستم حذف می شود؟ در عوض، این پروتئین اشتباه تا شده شروع به ساختن پروتئین های مشابه با آن به عنوان «بد» می کند، همانطور که در بیماری CZD وجود دارد. چرا پروتئینهای «خوب» توسط پروتئین «بد» دیگر هدایت/دیکته میشوند تا به اشتباه تا شوند و چرا ماشینهای سلولی این کار را متوقف نمیکنند؟ این پروتئین اشتباه تا شده چه اطلاعاتی دارد که به سایر پروتئین های مشابه "انتقال" می یابد و آنها شروع به عملکرد نامنظم می کنند؟ علاوه بر این، پریون ها خواص بسیار غیرعادی از خود نشان می دهند، به ویژه مقاومت خارق العاده در برابر درمان که حتی کوچکترین مولکول های اسید نوکلئیک مانند تابش اشعه ماوراء بنفش با دوز بالا را غیرفعال می کند.6. پریون ها را می توان با پیش گرم کردن در دمای بالای 100 درجه سانتیگراد در حضور مواد شوینده و سپس عملیات آنزیمی از بین برد.7.
مطالعات بر روی مخمر نشان داده است که پروتئین های پریون دارای یک دامنه تعیین کننده پریون نامنظم هستند که باعث انتقال ساختاری آن از پروتئین خوب به پروتئین "بد" می شود.8. ترکیب پریون به طور خود به خود در فرکانس پایین (در حد 10-6) شکل می گیرد.9 و تغییر به و از حالت پریون در شرایط تنش افزایش می یابد10. جهشیافتهها در ژنهای پریون هترولوگ جدا شدهاند، با فراوانی بسیار بالاتری از تشکیل پریون11.
آیا مطالعات بالا نشان می دهد که پروتئین های پریونی که به اشتباه تا شده اند اطلاعات را به پروتئین های دیگر منتقل می کنند و احتمالاً ممکن است به DNA برگردند تا جهش هایی در ژن های پریون ایجاد کنند؟ جذب ژنتیکی وراثت فنوتیپی وابسته به پریون نشان می دهد که ممکن است امکان پذیر باشد. با این حال، تا به امروز، ترجمه معکوس (پروتئین به DNA) کشف نشده است و به دلیل تأثیر قوی عقاید مرکزی و کمبود بالقوه بودجه برای چنین تلاش هایی، بسیار بعید به نظر می رسد که هرگز کشف شود. با این حال، می توان تصور کرد که مکانیسم های مولکولی زیربنایی برای کانال انتقال اطلاعات از پروتئین به DNA کاملاً با ترجمه معکوس فرضی متفاوت است و ممکن است در مقطعی از زمان آشکار شود. پاسخ به این سؤال دشوار است، اما مطمئناً روحیه آزاد و بدون قید و بند تحقیق، ویژگی بارز علم است و ازدواج با یک جزم یا فرقه برای علم بیخطر است و پتانسیل برنامهریزی تفکر جامعه علمی را دارد.
***
منابع:
1. Crick F., 1970. جزم مرکزی زیست شناسی مولکولی. Nature 227, 561-563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM.، 2013. Miller-Urey and Beyond: در 60 سال گذشته در مورد واکنش های سنتز آلی پری بیوتیک چه آموخته ایم؟ بررسی سالانه علوم زمین و سیاره. جلد 41:207-229 (تاریخ انتشار جلد مه 2013) اولین بار به صورت آنلاین به عنوان یک مرور پیشاپیش در 7 مارس 2013 منتشر شد. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. پاونر، ام.، گرلند، بی و ساترلند، ج.، 2009. سنتز ریبونوکلئوتیدهای پیریمیدین فعال در شرایط قابل قبول پری بیوتیک. Nature 459, 239-242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. تشکیل نوکلئوبازها در جو کاهنده میلر-اوری. PNAS 25 آوریل 2017 114 (17) 4306-4311; اولین بار در 10 آوریل 2017 منتشر شد. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. آیا جزم اصلی هنوز پابرجاست؟ Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C، Cleaver JE، Diener TO، Prusiner SB: پریونهای اسکرپی خالص شده در برابر غیرفعال شدن توسط تابش UV مقاومت می کنند. جی ویرول. 1987، 61 (1): 159-166. در دسترس آنلاین در https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM، Jeng-Jie Wang JJ، و همکاران 2003. تجزیه آنزیمی پروتئین پریون در ساقه مغز از گاو و گوسفند آلوده. مجله بیماری های عفونی، جلد 188، شماره 11، 1 دسامبر 2003، صفحات 1782-1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S، Krishnan R، Lemke EA، Lindquist S، Deniz AA: یک مونومر پریون مخمر بازشده بومی مجموعه ای از ساختارهای فروپاشیده و به سرعت در حال نوسان را پذیرفته است. 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: شواهدی برای یک جهش دهنده پروتئین در مخمر: نقش چپرون ssb مرتبط با Hsp70 در تشکیل، پایداری و سمیت پریون [PSI]. 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، هموستاز پروتئین، و تنوع فنوتیپی. 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: عوامل سلولی مهم برای تشکیل de novo پریونهای مخمر. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
نظرات بسته شده است.