''Molekulārā dogma bioloģija nodarbojas ar detalizētu secīgas informācijas pārsūtīšanu pa atliekām no DNS uz proteīnu caur RNS. Tajā teikts, ka šāda informācija ir vienvirziena no DNS uz olbaltumvielām un to nevar pārnest no proteīna uz proteīnu vai nukleīnskābi” (Crick F., 1970).
Stenlijs Millers veica eksperimentus 1952. gadā un vēl vienus 1959. gadā, lai izprastu un atšifrētu dzīvības izcelsmi pirmatnējā zemes vidē, un dzīvoja līdz 2007. gadam. Viņa laikā tika uzskatīts, ka DNS ir svarīga bioloģisks molekula, faktiski vissvarīgākā bioloģiskā molekula informatīvā polimēra ziņā. Tomēr šķita, ka Millers savos darbos un domās ir pilnībā palaidis garām, ka nav skaidri pieminēta "informatīvā molekula, kas saistīta ar nukleīnskābi".
Viens no ziņkārīgajiem aspektiem Millera eksperimentā ir tas, kāpēc viņš nemeklēja nukleīnskābju informatīvo polimēru agrīnos zemes apstākļos un koncentrējās tikai uz aminoskābēm? Vai tas ir tāpēc, ka viņš neizmantoja fosfātu prekursorus, lai gan fosfors, visticamāk, atrodas primitīvos vulkāna izvirduma apstākļos? Vai arī viņš to pieņēma proteīns varētu būt tikai informatīvs polimērs un tāpēc meklēja tikai aminoskābes? Vai viņš bija pārliecināts, ka olbaltumvielas ir dzīvības izcelšanās pamats un tāpēc savā eksperimentā meklēja tikai aminoskābju esamību vai to, ka olbaltumvielas pilda visas funkcijas cilvēka organismā un ir pamatā tam, kas mēs esam fenotipiski un līdz ar to vairāk svarīgāks par nukleīnskābēm, par ko viņš tolaik varēja domāt?
Pirms 70 gadiem bija daudz zināms par olbaltumvielām un to funkcionalitāti un tolaik mazāk par nukleīnskābi. Tā kā olbaltumvielas ir atbildīgas par visām bioloģiskajām reakcijām organismā, Millers uzskatīja, ka tiem jābūt informācijas nesējiem; un tāpēc proteīna celtniecības blokus meklēja tikai savos eksperimentos. Ir ticams, ka tika izveidoti arī nukleīnskābju veidojošie bloki, taču tie bija sastopami tādos daudzumos, ka nebija iespējams noteikt sarežģītu instrumentu trūkuma dēļ.
DNS struktūra tika atklāta gadu vēlāk 1953. gadā, kas ierosināja dubultu spirālveida DNS struktūru un runāja par tās replikācijas īpašībām. Tas radīja slavenoCentrālā dogma Molekulārās bioloģijas” 1970. gadā, ko autors slavens zinātnieks Frensiss Kriks!1 Un zinātnieki tik ļoti noskaņojās un pārliecinājās par centrālo dogmu, ka viņi neskatījās atpakaļ uz nukleīnskābju prekursoriem primitīvos zemes apstākļos.
Šķiet, ka stāsts nebeidzas ar Milleru; Šķiet, ka neviens ļoti ilgu laiku nav meklējis nukleīnskābju prekursorus primitīvos zemes apstākļos – kaut kas ļoti pārsteidzošs šajā strauji mainīgajā zinātnes fāzē. Lai gan ir ziņojumi par adenīna sintēzi prebiotikas kontekstā2 bet nozīmīgus ziņojumus par nukleotīdu prekursoru prebiotisko sintēzi sniedza Sazerlends3 2009. gadā un turpmāk. 2017. gadā pētnieki4 simulēja līdzīgus reducēšanas apstākļus, kādus izmantoja Millers un Urijs, lai ražotu RNS nukleobāzes, izmantojot elektriskās izlādes un lielas jaudas lāzera vadītas plazmas triecienus.
Ja Millers patiesībā būtu domājis par proteīnu kā informatīvu polimēru, tad rodas jautājums: "Vai proteīns patiešām ir informācijas polimērs"? Pēc gandrīz pusgadsimta “centrālās dogmas” dominēšanas mēs varam redzēt Kūņina rakstu5 2012. gada ar nosaukumu “Vai galvenā dogma joprojām pastāv? Stāsts par prionu, nepareizi salocītu proteīnu, kas izraisa slimības, ir piemērs. Kāpēc nepareizi salocīts prionu proteīns organismā neizraisa imūnreakciju un/vai tiek izvadīts no sistēmas? Tā vietā šis nepareizi salocīts proteīns sāk padarīt citus tai līdzīgus proteīnus par “sliktiem”, kā tas ir CZD slimības gadījumā. Kāpēc “labos” proteīnus vada/diktē otrs “sliktais” proteīns, lai tie būtu nepareizi salocīti, un kāpēc šūnu iekārta to neaptur? Kāda informācija ir šim nepareizi salocītam proteīnam, kas tiek “pārnesta” uz citiem līdzīgiem proteīniem, un tie sāk darboties neregulāri? Turklāt prioniem ir ārkārtīgi neparastas īpašības, jo īpaši ārkārtēja izturība pret apstrādi, kas inaktivē pat vismazākās nukleīnskābju molekulas, piemēram, lielas devas UV starojumu.6. Prionus var iznīcināt, iepriekš karsējot temperatūrā virs 100°C mazgāšanas līdzekļu klātbūtnē, kam seko fermentatīva apstrāde.7.
Pētījumi ar raugu ir parādījuši, ka prionu proteīniem ir nesakārtots prionu noteikšanas domēns, kas izraisa tā konformācijas pāreju no labā uz "slikto" proteīnu.8. Prionu konformācija veidojas spontāni zemā frekvencē (apmēram 10-6)9 un pāreja uz un no prionu stāvokļa palielinās stresa apstākļos10. Mutanti ir izolēti heterologos prionu gēnos ar daudz lielāku prionu veidošanās biežumu11.
Vai iepriekš minētie pētījumi liecina, ka nepareizi salocīti prionu proteīni nodod informāciju citiem proteīniem un, iespējams, var atgriezties DNS, lai izraisītu mutācijas prionu gēnos? No prionu atkarīgās fenotipiskās iedzimtības ģenētiskā asimilācija liecina, ka tā var būt iespējama. Tomēr līdz šim reversā translācija (olbaltumvielas uz DNS) nav atklāta un šķiet maz ticams, ka tā jebkad tiks atklāta centrālās dogmas spēcīgās ietekmes un iespējamā finansējuma trūkuma dēļ šādiem centieniem. Tomēr ir iespējams, ka pamatā esošie molekulārie mehānismi informācijas pārsūtīšanas kanālam no proteīna uz DNS pilnībā atšķiras no hipotētiskās reversās tulkošanas un var nākt gaismā kādā brīdī. Uz šo jautājumu ir grūti atbildēt, taču, protams, brīvs, neierobežots izpētes gars ir zinātnes pazīme, un laulība ar dogmu vai kultu ir zinātnei pretrunā, un tai ir potenciāls programmēt zinātnieku aprindu domāšanu.
***
Norādes:
1. Crick F., 1970. Centrālā molekulārās bioloģijas dogma. Nature 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey and Beyond: Ko mēs esam iemācījušies par prebiotisko organisko sintēzes reakcijām pēdējo 60 gadu laikā? Ikgadējais Zemes un planētu zinātņu apskats. Vol. 41:207-229 (Sējuma publicēšanas datums 2013. gada maijs) Pirmo reizi publicēts tiešsaistē kā pārskats iepriekš 7. gada 2013. martā. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Aktivēto pirimidīna ribonukleotīdu sintēze prebiotiski ticamos apstākļos. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al, 2017. Formation of Nucleobase in a Millera-Urey reducējošā atmosfērā. PNAS, 25. gada 2017. aprīlis, 114 (17) 4306-4311; pirmo reizi publicēts 10. gada 2017. aprīlī. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. Vai centrālā dogma joprojām pastāv?.Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: attīrīti skrepi slimības prioni iztur inaktivāciju ar UV starojumu. Dž Virols. 1987, 61 (1): 159-166. Pieejams tiešsaistē vietnē https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al, 2003. Prionu proteīna fermentatīvā degradācija smadzeņu celmā no inficētiem liellopiem un aitām. The Journal of Infectious Diseases, 188. sējums, 11. izdevums, 1. gada 2003. decembris, 1782.–1789. lpp. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: natively unfolded rauga prionu monomērs pieņem sabrukušu un strauji mainīgu struktūru ansambli. 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: Pierādījumi proteīna mutatoram raugā: ar Hsp70 saistītā chaperone ssb loma [PSI] priona veidošanā, stabilitātē un toksicitātē. 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: Prioni, olbaltumvielu homeostāze un fenotipiskā daudzveidība. 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: Cellular faktori, svarīgi rauga prionu de novo veidošanai. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
