Bilde1. DNA-heliks (kreditt: lisichik via Pixabay)
Ett kodon er en triplett av tre nukleotider i DNA. Genene leses i disse triplett-kodonene, hver som står for en aminosyre .. i det genet blir oversatt (61 av 64 mulige tripler koder faktisk for aminosyrer, de andre fungerer som "start" og "stopp" kodoner). Så mye har vi visst siden 1960-tallet. Nå vil imidlertid to forskere fra University of Utah komplisere saken ytterligere.
En artikkel på Phys.org -her forklarer:
Det såkalte sentraldogmet i molekylærbiologi angir prosessen for å gjøre genetisk informasjon til proteiner som cellene kan bruke. "DNA gjør RNA," sier dogmet, "og RNA lager protein." Hvert protein er laget av en serie aminosyrer , og hver aminosyre er kodet for av sett med "tripletter", som er sett med tre informative DNA-enheter , i den genetiske koden.
University of Utah-biologer foreslår nå at å sammenkoble aminosyrer for å lage proteiner i ribosomer, cellens proteinfabrikker, faktisk kan påvirkes av sett med tre tripler - en "triplett av tripletter" som gir viktig kontekst for ribosomet . [Kursivering lagt til.]
Det høres ut som en vill ide, men den ble bare publisert i Proceedings of the National Academy of Sciences -her. Hva kan virkningen være av denne "Saken for den genetiske kode som en triplett av tripletter"?
Bilde 2. Triplett av baser danner aminosyrer -danner proteiner
Neo-Darwinistisk evolusjon skal fungere ved å mutere DNA-kodoner, enten å gjøre dem "synonyme" med det tidligere kodonet (dvs. gi samme aminosyre), eller "ikke-synonymt" (dvs. å sette en annen aminosyre på dens plass. Potensielt påvirker det resulterende protein). Hvis kodoner kan bli behandlet som uavhengige enheter som naturlig utvalg virker på, forsto darwinister i det minste utfordringen foran dem. Hvis disse forskerne har rett, løftes innsatsen himmelhøyt.
Vi hadde allerede lært at synonyme kodoner ikke er virkelig identiske, selv om samme aminosyre kommer inn i det endelige proteinet. Lik engelske synonymer med ulike nyanser meningsnyanser, kan kodoner også påvirke det genetiske språket. De kan gjøre dette ved å påvirke transskripsjonshastigheten, modifikasjonene som trengs på overførings-RNA (tRNA), eller oversettelseshastigheten (se “A Genetic Snooze Button" her). Det funnet forsynte en årsak til redundansen i den genetiske koden, hvor én aminosyre kan representeres av én til seks forskjellige triplettkodoner.
Denne nye artikkelen er enig:
"Synonyme endringer vil føre til forskjeller i oversettelseshastigheter som, spesielt når forskjellige tRNAer brukes, har forskjellige bindingseffekter, overflod og ladestrømstyrke og resulterer i distinktive mRNA-stabiliteter. I tillegg leser det samme tRNA forskjellige kodoner med forskjellige effektiviteter , slik det ble bestemt i laboratoriet via et translasjonshastighets-analysesystem."
Å finne denne ekstra funksjonaliteten i redundansen i den genetiske koden (kalt "degenerasjon") var interessant nok, men nå er evolusjonister møtt med en ny utfordring. Forfatterne av PNAS- papiret, Hughes og Chevance, beskriver hva som drev dem til å undersøke sammenhengen for hvert triplettkodon. De 'lekte seg med' gener for en del av bakterieflagellen ved navn FlgM da de la merke til noe interessant:
"Endring av kodonen på den ene siden av det defekte kodon resulterte i en 10-gangers økning i FlgM proteinaktivitet. Endring av kodonen på den andre siden resulterte i en 20-gangers reduksjon. Og de to endringene sammen ga en 35-ganger økning. "Vi innså at disse to kodonene, selv om de var adskilt av et kodon, snakket til hverandre ," sier Hughes. "Den effektive koden kan være en triplett av tripletter."
Bilde 3. Peptid aminosyre-kjede
For å forstå den genetiske koden, hvis dette er sant, må genetikere forstå konteksten til hver triplett. Hvert kodon kan bli påvirket av sine flankerende kodoner, noe som skaper svært forskjellige utfall når det gjelder genaktivitet.
"Vi konkluderer med at kodon-gjenkjenning initieres av kodon-antikodon hydrogenbinding mellom den første og andre basen til det oversatte kodonet etterfulgt av å detektere den riktige passformen ved wobble-basen og basestablende interaksjoner, bidratt til av de to foregående kodonene og tilhørende tRNA.
"Triplet triplet" -problemet bidrar til å forklare hvorfor du ikke lett kan få det samme uttrykksmønsteret ved å erstatte et plante- eller animalsk protein i en bakterie, en laboratorieprosedyre som kalles heterologt uttrykk. Man flikker ikke bare med et bestemt kodon og forventer å få samme resultat i en annen organisme som har en annen uttrykksramme. Det spesielle kodonet som ble brukt, påvirker nedstrømsfaktorer, inkludert tRNA-modifikasjoner, som forfatterne sier er omfattende i hver organisme.
"Modifikasjon av tRNA-arter i E. coli har også blitt vist å variere med vekstfasen av cellen. Spesifikke kodon-kontekst-effekter kan representere oversettelses-domener i livet basert på tRNA-modifikasjoner."
Bilde 4. En triplett av slike tripletter -på to fløyer-gir ekstremt mange kodon kombinasjoner
Vi begynner å se hva dette kan gjøre for neo-darwinistiske teorier. Forfatterne går ikke i detalj, men de gir et varsel i artikkelens siste avsnitt:
"Vanskeligheten for naturlig utvalg ville være å finne kodon-optimalisering for et gitt gen. Hvis hastigheten gjennom et kodon er avhengig av 5'- og 3'-flankerende kodonene , og de flankerende kodonene er avhengige av deres 5'- og 3'-flankerende kodoner , blir utvelgelsestrykket på et enkelt kodon utøvet over fem påfølgende kodoner , som representerer 
kodon-kombinasjoner. Hvis modifiserte tRNAer interagerer med baser på en kodon-kontekstavhengig måte som varierer mellom arter, avhengig av forskjeller i tRNA-modifikasjoner, ribosomsekvenser og ribosomale og translasjonsfaktorproteiner, er det lett å forstå hvorfor mange gener er dårlig uttrykt i heterologe ekspresjonssystemer i hvilken kodonbruk er den primære faktor i utformingen av kodende sekvenser for fremmed proteinuttrykk. Den potensielle effekten av forskjeller i tRNA-
modifikasjoner representerer en betydelig utfordring ved utforming av gener for maksimalt uttrykk enten ved naturlig seleksjon eller i laboratoriet."
Avsnittet om "betydningen" av hypotesen uttrykker utfordringen kortfattet:
"Dataene som presenteres her, støtter en modell der det evolusjonære utvalgstrykket på en enkelt kodon er over fem påfølgende kodoner, inkludert synonyme kodoner."
Bilde 5. Protienkodende gen
Jo mer det naturlige valget må "tenke" på (om du vil tilgi uttrykket), dess mindre vil det være i stand til å få ting riktig. Mer presist, det kommer til å ta mye mer av det som David Berlinski kaller "ren dum flaks" å finne en gunstig forandring. Hvis det er 844 596 301 kodon-kombinasjoner å bekymre seg om, er det som å måtte få mange flere tall rett i Lotto enn du trodde da du kjøpte din spill-kvittering.
Dette er hva de innebærer:
"tRNA-modifikasjonene varierer gjennom de tre kongedømmene i livet og kan påvirke kodon-antikodon-parring. Forskjellene i tRNA-modifikasjoner kan utgjøre forskjeller i synonyme kodonforekomster og for effekten av kodon-konteksten (evnen til å oversette spesifikke triplettbaser i forhold til bestemte nabo-kodoner) på oversettelse mellom forskjellige arter. Her viser vi at ved bruk i laboratoriet for genetiske systemer av salmonella , viser vi at oversettelsen av et bestemt kodon avhenger av naturen av kodonene som flankerer både 5'- og 3'- sidene av det translaterte kodonet, og genererer derved høyere ordens genetiske koder for proteiner som kan inkludere kodonpar og kodon tripletter.
Det vil være interessant å se hvordan denne hypotesen virker inn. En umiddelbar innvirkning vil være på forskning om genetiske sykdommer. Trippel-trippelkodningssystemet kan forklare hvorfor musemodeller av sykdomsbehandling ikke alltid oversetter godt til menneskelige forsøk: Konteksten er forskjellig.
Bilde 6. Menneskelig genom -i annen kontekst enn dyrs
"Høyere ordens genetiske koder" - hvilket konsept! Egentlig, ID-talsmenn som Jonathan Wells har snakket om dette i årevis
Oversatt av Asbjørn E. Lund
(Bildene sto ikke i opprinnelig artikkel, evt. untatt det 1., og er satt inn av undertegnede, se lenke i Bilde-nr)
.
Genetisk kode-kompleksitet tredoblet