''Dogma centrală a moleculară biologie se ocupă de transferul detaliat reziduu cu reziduu al informațiilor secvențiale de la ADN la proteină prin ARN. Se afirmă că astfel de informații sunt unidirecționale de la ADN la proteină și nu pot fi transferate de la proteină nici la proteină, nici la acid nucleic” (Crick F., 1970).
Stanley Miller a efectuat experimente în 1952 și altul în 1959 pentru a înțelege și descifra originile vieții în mediul primordial pământesc și a trăit până în 2007. În timpul său, ADN-ul a fost înțeles ca fiind un important biologic moleculă, de fapt cea mai importantă moleculă biologică din punct de vedere al polimerului informațional. Cu toate acestea, Miller părea să fi omis cu desăvârșire să menționeze în mod explicit „moleculele informaționale legate de acidul nucleic” în lucrările și gândurile sale.
Un aspect curios despre experimentul lui Miller este de ce a omis să caute polimerul informațional al acidului nucleic în condițiile pământești timpurii și sa concentrat doar pe aminoacizi? Oare pentru că nu a folosit precursori de fosfor, deși fosforul este probabil să fie prezent în condițiile primitive de erupție vulcanică? Sau a presupus asta proteină ar putea fi doar polimerul informațional și, prin urmare, a căutat doar aminoacizi? Era el convins că proteina este baza pentru originea vieții și, prin urmare, a căutat doar existența aminoacizilor în experimentul său sau faptul că proteinele îndeplinesc toate funcțiile din corpul uman și sunt baza a ceea ce suntem fenotipic și, prin urmare, suntem mai mult? important decât acizii nucleici, despre care s-ar fi putut gândi la vremea aceea?
Se știau multe despre proteine și funcționalitatea lor acum 70 de ani și mai puțin despre acidul nucleic la acea vreme. Deoarece proteinele sunt responsabile pentru toate reacțiile biologice din organism, de aceea Miller a considerat că acestea ar trebui să fie purtătoare de informații; și, prin urmare, a căutat blocuri de proteine numai în experimentele sale. Este plauzibil că s-au format și blocuri de construcție de acid nucleic, dar au fost prezente în astfel de cantități care nu au putut fi detectate din cauza lipsei de instrumente sofisticate.
ADN-ul structura a fost dezvăluită un an mai târziu, în 1953, care a propus o structură dublă elicoidală pentru ADN și a vorbit despre proprietatea sa replicativă. Aceasta a dat naștere celebrului "Dogma centrala of Molecular Biology' în 1970 de celebrul om de știință Francis Crick!1 Iar oamenii de știință s-au adaptat și s-au convins atât de dogma centrală încât nu s-au uitat înapoi pentru precursori de acid nucleic în condițiile pământului primitiv.
Povestea nu pare să se încheie cu Miller; nimeni nu pare să fi căutat precursori de acid nucleic în condițiile pământului primitiv de foarte mult timp – ceva foarte surprinzător în această fază rapidă a științei. Deși există rapoarte despre sinteza adeninei într-un context prebiotic2 dar rapoarte semnificative despre sinteza prebiotică a precursorilor de nucleotide au fost făcute de Sutherland3 în 2009 și mai departe. În 2017 cercetătorii4 a simulat condiții de reducere similare cu cele utilizate de Miller și Urey pentru a produce nucleobaze de ARN folosind descărcări electrice și impacturi cu plasmă de mare putere conduse de laser.
Dacă Miller s-ar fi gândit de fapt la proteină ca un polimer informațional, atunci se pune întrebarea: „Este proteina într-adevăr un polimer informațional”? După aproape o jumătate de secol de dominație a „dogma centrală”, ajungem să vedem lucrarea lui Koonin5 din 2012, intitulat „Does the central dog still stand? Povestea prionului, o proteină pliată greșit care provoacă boli, este un exemplu concret. De ce proteina prionica pliată greșit din organism nu declanșează răspunsul imun și/sau este eliminată din sistem? În schimb, această proteină pliată greșit începe să producă alte proteine similare cu ea ca fiind „rele”, așa cum este cazul bolii CZD. De ce proteinele „bune” sunt ghidate/dictate de cealaltă proteină „rea” să fie pliate greșit și de ce mecanismul celular nu oprește asta? Ce informații are această proteină pliată greșit care este „transferată” altor proteine similare și acestea încep să acționeze neregulat? În plus, prionii prezintă proprietăți extrem de neobișnuite, în special rezistență extraordinară la tratament care inactivează chiar și cele mai mici molecule de acid nucleic, cum ar fi iradierea UV în doze mari.6. Prionii pot fi distruși prin preîncălzire la temperaturi de peste 100°C în prezența detergenților urmat de tratament enzimatic7.
Studiile efectuate în drojdie au arătat că proteinele prionice posedă un domeniu dezordonat care determină prionii care declanșează tranziția conformațională de la proteina bună la proteina „rea”8. Conformația prionică se formează spontan la o frecvență scăzută (de ordinul a 10-6)9 iar trecerea la și de la starea prionică crește în condiții de stres10. Mutanții au fost izolați în gene prionice heterologe, cu o frecvență mult mai mare de formare a prionilor11.
Studiile de mai sus sugerează că proteinele prionice pliate greșit transmit informații către alte proteine și, eventual, se pot întoarce la ADN pentru a declanșa mutații în genele prionice? Asimilarea genetică a eredității fenotipice dependente de prioni sugerează că ar putea fi posibil. Cu toate acestea, până în prezent, traducerea inversă (proteină în ADN) nu a fost descoperită și pare foarte puțin probabil să fie descoperită vreodată din cauza influenței puternice a dogmei centrale și a potențialei lipse de finanțare pentru astfel de eforturi. Cu toate acestea, este de imaginat că mecanismele moleculare care stau la baza canalului de transfer de informații de la proteină la ADN sunt complet diferite de translația inversă ipotetică și ar putea ieși la lumină la un moment dat. Este dificil să răspunzi la această întrebare, dar cu siguranță spiritul liber de cercetare este semnul distinctiv al științei, iar căsătoria cu o dogmă sau un cult este anatema științei și are potențialul de a programa gândirea comunității științifice.
***
Referinte:
1. Crick F., 1970. Dogma centrală a biologiei moleculare. Nature 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey and Beyond: Ce am învățat despre reacțiile de sinteză organică a prebioticelor în ultimii 60 de ani? Revizuirea anuală a științelor Pământului și Planetare. Vol. 41:207-229 (data publicării volumului mai 2013) Publicat pentru prima dată online ca Review in Advance pe 7 martie 2013. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Sinteza ribonucleotidelor pirimidinice activate în condiții plauzibile prebiotic. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Formarea nucleobazelor într-o atmosferă reducătoare Miller–Urey. PNAS 25 aprilie 2017 114 (17) 4306-4311; publicat pentru prima dată 10 aprilie 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. Does the central dogme still stand?.Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: Prionii scrapie purificați rezistă la inactivare prin iradierea UV. J Virol. 1987, 61 (1): 159-166. Disponibil online pe https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. Degradarea enzimatică a proteinei prionice în trunchiul cerebral de la bovine și ovine infectate. The Journal of Infectious Diseases, volumul 188, numărul 11, 1 decembrie 2003, paginile 1782–1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: Un monomer prion de drojdie desfășurat nativ adoptă un ansamblu de structuri prăbușite și fluctuante rapid. 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: Dovezi pentru un mutator de proteine în drojdie: rolul chaperonului ssb legat de Hsp70 în formarea, stabilitatea și toxicitatea prionului [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: Prioni, homeostaza proteinelor și diversitatea fenotipică. 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: Factori celulari importanți pentru formarea de novo a prionilor de drojdie. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
