Woeses dogma - Woeses dogma - Wikipedia

Woese'un dogması bir ilkedir evrimsel Biyoloji ilk olarak biyofizikçi tarafından ortaya atıldı Carl Woese 1977'de. ribozomal RNA modern yaşam formlarının evriminin gerekli bir habercisiydi.[1] Bu, daha önce kabul edilen ikisinden ziyade üç alandan oluşan filogenetik hayat ağacının ilerlemesine yol açtı.[2] Varlığı Ökarya ve Prokarya zaten kabul edildi, Woese arasındaki ayrımdan sorumluydu Bakteri ve Archaea.[3] İddialarını çevreleyen ilk eleştiri ve tartışmalara rağmen, Woese'nin rRNA'nın modern yaşamın evrimindeki rolüne ilişkin çalışmasına dayanan üç etki alanı sistemi, geniş çapta kabul gördü.[4].

Woese'nin Dogması için kanıt olarak homoloji

tRNA homolojisi

Woese'un dogmasının kanıtı, RNA karşılaştırmaları yoluyla iyi bir şekilde oluşturulmuştur homoloji. Modern araştırma, RNA dizileme, uzak RNA arasında daha iyi bir karşılaştırmalı analize izin verir. Birden çok türü analiz ederken E. coli, Root-Bernstein vd. al. karşılaştırdı tRNA rRNA'da bulunan ve tRNA'da bulunan kodlamalar E. coli ikincil yapının mevcut daha "modern" tRNA ile aynı olup olmadığını görmek için E. coli[5]. RRNA'larda bulunan tRNA kodlamaları arasındaki karşılaştırmalar ve mRNA'lar kontrol dizilerinin% 'si, bu diziler için "sıralamaların" son derece benzer olduğunu buldu ve çevrilmiş protein yapısının karşılaştırmaları, homolojinin muhtemelen[5]. Ek olarak, çeviri için gerekli tüm tRNA'lara homolog diziler 16s ve 23s rRNA'larda mevcuttu ve bu tRNA'ları yüklemek için sentetazlar da bulundu, bu da daha modern yaşamda mevcut olan transkripsiyon ve çeviri işlevlerinin çoğunun, eğer körelmişse, rRNA'da var olduğunu gösteriyor.[5].

rRNA homolojisi

RRNA yapılarının homolojilerini karşılaştırırken, alt yapıları analiz etmek gerekir. Bunun nedeni, RNA yapısını genel olarak inceleyen modellerin şu anda mevcut olmamasıdır.[6]. Genel olarak, filojenler rRNA alt birimleri, her bir bileşeni ve bunların nasıl işleyip geliştiklerini anlamak için oluşturulur. Yaşamın her üç alanında da mevcut olan rRNA yapısal unsurlarını tasvir eden yaratılan filogeniler aracılığıyla, en eski yapısal bileşenler şu şekilde belirlenebilir: göreceli randevu[7]. Bu filogeniler, Harish et al. Tarafından yapılan bir çalışmada kullanılmıştır. al., küçük alt birim rRNA'da h44 etiketli bir sarmal sapın, kod çözmekten sorumlu olan küçük alt birimdeki işlemlerin bağlanmasından sorumlu olduğu için, rRNA'nın en eski yapısal bileşeni olarak tanımlanabileceğini göstermek için özel bir önem taşır. peptit bağlarının oluşumundan ve uzama faktörlerinin salınmasından sorumlu olan büyük alt birim[7]. Bu, esas olarak, protein sentezinden sorumlu olan ribozomun işlevsel kökeninin, üç alanın her birinde tüm modern yaşamda ortak olduğunu göstermektedir.

Kloroplast gibi ökaryotik organellerin incelenmesinde de kanıtlar elde edildi. Zablen ve arkadaşlarının filogenetik analizi, kloroplast ribozomal RNA üzerinde, özellikle de 16S rRNA üzerinde elektroforez gerçekleştirdi. Euglena gracilis[8]. Bu deneyi yürütürken, araştırmacılar bu RNA'nın elektroforetik parmak izini diğer kloroplastlar ve prokarya ile karşılaştırdılar. Bu sonuçları karşılaştırırken, genellikle bu kloroplastların yakın bir genomik ilişki gösterdiği, algler ve ardından prokaryotik organizmalar için daha uzak bir ilişki görüldüğü bulunmuştur.[8]. Bu deney, uzaktan akraba organizmaların rRNA'sının ökaryotik organellerdekine benzer bir kökene sahip olduğunu ve rRNA'nın evriminin modern yaşamın gerekli bir öncüsü olduğu fikrini desteklediğini gösteriyor.

İlkel kendini kopyalayan varlıklar olarak ribozomlar

Woese's Dogma'nın önem taşımasının nedenlerinden biri, RNA'nın ilk ilkel kendi kendini kopyalayan molekül olma potansiyeline sahip olmasıdır (bkz: RNA Dünyası ), modern yaşamın ilerlemesinde anahtar olacağı anlamına gelir[9]. Özellikle, ribozomların prebiyotik evrimde kayıp bir halka olarak var olduğu, rRNA'nın eski bir genomun kalıntısı olduğu öne sürülmüştür.[5]. Geçmişte ribozom işlevinin anahtarı olan proteinleri kodlamak için rRNA'nın işlev gördüğüne dair bazı kanıtlar var.[10]. Dikkate değer bir örnek, rRNA proteinlerinin genellikle kendi mRNA'ları ile bağlandığı biliniyor.[10]. Ek olarak, bazı ribozomal proteinler sadece kendi ekspresyonlarını değil, diğer proteinlerin ekspresyonunu da düzenler.[11]. Bunların her ikisi de kendi kendini kopyalamanın göstergeleridir ve ribozomal proteinleri kodlayan mRNA'nın rRNA'dan evrimleştiği olasılığını gösterir.[10].

Eleştiriler

Kendini kopyalayan ilkel bir varlık olarak var olan RNA, eleştiriyle karşı karşıya kalan bir fikirdir. Özellikle rRNA fikri, bazı temel kanıtlardan yoksun olması nedeniyle modern yaşam mücadelelerinin ilerleyişini açıklamaya tek başına yeterlidir. Özellikle RNA'nın prebiyotik olduğu gösterilemez, çünkü onu oluşturan nükleotidlerin veya nükleositlerin enzimatik olmayan bir şekilde kopyalanmasının yolu yoktur.[12]. Ek olarak, RNA'nın prebiyotik olarak ortaya çıkacak kadar kararlı olmaması ve prebiyotik olarak ortaya çıkamayacak kadar karmaşık olması gibi başka eleştiriler de mevcuttur.[13]. Bu, proteinlerin RNA'dan önce ortaya çıktığını veya RNA ile birlikte evrimleştiğini belirten 'önce proteinler' gibi başka hipotezlerin geliştirilmesine yol açtı.[13]. Bu aynı zamanda RNA ve DNA'ya dönüşmüş olabilecek diğer ilkel moleküllerin önerilmesine de yol açmıştır. peptid nükleik asitler aynı zamanda kendini kopyalamanın kanıtını gösteren[14]. RRNA'nın ilkel veya prebiyotik doğası üzerine eleştiriler mevcut olabileceği gerçeğine rağmen, Woese's Dogma yalnızca rRNA'nın evriminin modern yaşam için gerekli bir öncü olduğunu iddia ettiği için, bu eleştiriler genel olarak Woese's Dogma'ya yönelik değildir. prebiyotik olarak.[1]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b Bothamley Jennifer (2002). Teoriler Sözlüğü. s.557.
  2. ^ Woese, Carl R .; Tilki, George E. (1977). "Prokaryotik alanın filogenetik yapısı: Birincil krallıklar". Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri. 74 (11): 5088–5090. Bibcode:1977PNAS ... 74.5088W. doi:10.1073 / pnas.74.11.5088. PMC  432104. PMID  270744.
  3. ^ Koonin, Eugene V (2014-01-16). "Carl Woese'nin hücresel evrim vizyonu ve yaşamın alanları". RNA Biyolojisi. 11 (3): 197–204. doi:10.4161 / rna.27673. ISSN  1547-6286. PMC  4008548. PMID  24572480.
  4. ^ Morell, Virginia (1997-05-02). "Mikrobiyal Biyoloji: Mikrobiyolojinin Yaralı Devrimcisi". Bilim. 276 (5313): 699–702. doi:10.1126 / science.276.5313.699. ISSN  0036-8075. PMID  9157549. S2CID  84866217.
  5. ^ a b c d Kök-Bernstein, Meredith; Root-Bernstein, Robert (Şubat 2015). "Yaşamın evriminde kayıp halka olarak ribozom". Teorik Biyoloji Dergisi. 367: 130–158. doi:10.1016 / j.jtbi.2014.11.025. ISSN  0022-5193. PMID  25500179.
  6. ^ Caetano-Anolles, G. (2002-06-01). "Ribozomlarda RNA yapısının evriminin izini sürmek". Nükleik Asit Araştırması. 30 (11): 2575–2587. doi:10.1093 / nar / 30.11.2575. ISSN  1362-4962. PMC  117177. PMID  12034847.
  7. ^ a b Harish, Ajith; Caetano-Anollés, Gustavo (2012-03-12). "Ribozomal Tarih, Modern Protein Sentezinin Kökenini Açıklıyor". PLOS ONE. 7 (3): e32776. Bibcode:2012PLoSO ... 732776H. doi:10.1371 / journal.pone.0032776. ISSN  1932-6203. PMC  3299690. PMID  22427882.
  8. ^ a b Zablen, L.B .; Kissil, M. S .; Woese, C. R .; Buetow, D. E. (Haziran 1975). "Kloroplastın filogenetik kökeni ve ribozomal RNA'sının prokaryotik yapısı". Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri. 72 (6): 2418–2422. Bibcode:1975PNAS ... 72.2418Z. doi:10.1073 / pnas.72.6.2418. ISSN  0027-8424. PMC  432770. PMID  806081.
  9. ^ Bloch, David P .; McArthur, Barbara; Mirrop, Sam (Ocak 1985). "tRNA-rRNA dizisi homolojileri: tRNA'lar ve rRNA'lar tarafından paylaşılan eski bir modüler format için kanıt". Biyosistemler. 17 (3): 209–225. doi:10.1016/0303-2647(85)90075-9. ISSN  0303-2647. PMID  3888302.
  10. ^ a b c Kök-Bernstein, Robert; Root-Bernstein, Meredith (Mayıs 2016). "Prebiyotik evrimde eksik halka olarak ribozom II: Ribozomlar, kendi mRNA'larının ve rRNA'larının ortak bölgelerine bağlanan ribozomal proteinleri kodlar". Teorik Biyoloji Dergisi. 397: 115–127. doi:10.1016 / j.jtbi.2016.02.030. ISSN  0022-5193. PMID  26953650.
  11. ^ Matelska, Dorota; Purta, Elzbieta; Panek, Sylwia; Boniecki, Michal J .; Bujnicki, Janusz M .; Dunin-Horkawicz, Stanislaw (2013-10-01). "S6: S18 ribozomal protein kompleksi, kendi mRNA'sında bulunan yapısal bir motif ile etkileşime girer". RNA. 19 (10): 1341–1348. doi:10.1261 / rna.038794.113. ISSN  1355-8382. PMC  3854524. PMID  23980204.
  12. ^ Nelson, Kevin E .; Levy, Matthew; Miller, Stanley L. (2000-04-11). "RNA'dan ziyade peptit nükleik asitleri ilk genetik molekül olabilir". Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı. 97 (8): 3868–3871. Bibcode:2000PNAS ... 97.3868N. doi:10.1073 / pnas.97.8.3868. ISSN  0027-8424. PMC  18108. PMID  10760258.
  13. ^ a b Bernhardt, Harold S (2012). "RNA dünyası hipotezi: yaşamın erken evriminin en kötü teorisi (diğerleri hariç) a". Biyoloji Doğrudan. 7 (1): 23. doi:10.1186/1745-6150-7-23. ISSN  1745-6150. PMC  3495036. PMID  22793875.
  14. ^ Singhal, Abhishek; Bagnacani, Valentina; Corradini, Roberto; Nielsen, Peter E. (2014-09-18). "Ester Bazlı Aminoasil Transferi Kullanılarak Peptit Nükleik Asit (PNA) Yönlendirmeli Peptit Çevirisine Doğru". ACS Kimyasal Biyoloji. 9 (11): 2612–2620. doi:10.1021 / cb5005349. ISSN  1554-8929. PMID  25192412.