Informacja

Czy rybosomy mogą czytać ssDNA?

Czy rybosomy mogą czytać ssDNA?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Moje pytanie brzmi, czy translację można wykonać, naturalnie lub sztucznie, bezpośrednio poprzez odczyt rybosomów (jednoniciowy) DNA. Jeśli nie, chciałbym wiedzieć, co pozwala na translację ssRNA, ale nie ssDNA.


Streszczenie

Komunikatorowe RNA rekrutowane do rybosomu w celu syntezy białek in vivo, muszą spełniać określone wymagania strukturalne i muszą wchodzić w interakcje z czynnikami inicjacji białek, które dostarczają je do rybosomu. Generyczny jednoniciowy DNA (ssDNA) nie ma tych cech strukturalnych i dlatego nie może ulegać translacji na rybosomach w warunkach naturalnych.

Pojedyncza zgłoszona próba translacji opartych na dezoksyrybozie analogów tych mRNA w warunkach odpowiadających warunkom w komórce zakończyła się niepowodzeniem. Tak więc, chociaż eksperymenty sugerują, że ssDNA może być w stanie wiązać transferowy RNA i umożliwiać pewną syntezę polipeptydu w warunkach niefizjologicznych, odzwierciedla to tylko te aspekty biosyntezy białek, które obejmują interakcje polegające na parowaniu zasad między wiadomością a innymi RNA zaangażowanymi w translację. Natomiast etapy selekcji pierwszego kodonu inicjacji i rozpoznania kodonów terminacji obejmują interakcje między czynnikami białkowymi a przekazem, gdzie rozpoznanie grupy hydroksylowej w pozycji 2ʹ (i odróżnienie tyminy od uracylu) może wystąpić i uniemożliwiłoby translację syntetycznego komunikatu ssDNA.

Jeśli w rzeczywistości nie wyewoluowało żadne rozróżnienie DNA dla składników rybosomalnego i transferowego RNA aparatu translacji, może to być spowodowane tym, że system powstał w „świecie RNA”, zanim wyewoluował DNA, i ponieważ wolny ssDNA w komórce nigdy nie był konkurentem mRNA dla rybosomów, zwłaszcza po pojawieniu się zaawansowanych systemów opartych na białkach do wyboru odpowiedniego kodonu inicjacji.

Współczesne fizjologiczne oddziaływania mRNA z rybosomami

Translacja mRNA przez rybosomy (biosynteza białek) jest złożonym procesem, który można podzielić na kilka etapów, z których każdy obejmuje różne cząsteczki RNA i białek – czynniki inicjacji (IF), czynniki elongacji (EF) oraz czynniki terminacji lub uwalniania (RF). Czytelnikowi, który nie jest zaznajomiony z tym tematem, zaleca się przeczytanie podręcznika, takiego jak w rozdziale 29 Berg i in.. Jednak podsumowując krótko, są to: wybór prawidłowego AUG (zazwyczaj) na mRNA do inicjacji, zależne od IF wiązanie inicjatora-tRNA z miejscem P, zależne od EF i kierowane kodonami wiązanie wydłużacza-tRNA , tworzenie wiązania peptydowego katalizowane przez dużą podjednostkę rybosomalną, translokację zależną od EF i ostatecznie ukierunkowane na kodon stop i zależne od RF uwalnianie kompletnego łańcucha polipeptydowego.

Pierwszy krok jest kluczowy dla wiązania naturalnych mRNA - tematu tego pytania. W naturalnych warunkach komórkowych prokariota i eukarionty mają różne metody zapewniania interakcji rybosomu z prawidłowym kodonem mRNA w celu rozpoczęcia translacji. U prokariotów specyficzny sygnał wiązania rybosomu (sekwencja Shine i Dalgarno) musi oddziaływać z 16S rRNA, aw tym etapie zaangażowane jest określone białko czynnika inicjacji. U eukariontów główną metodą jest rozpoznanie zmodyfikowanej struktury 5' na mRNA i rozwinięcie struktury drugorzędowej, również modulowanej przez czynniki inicjacji białka.

Znam jeden raport o próbie translacji opartego na DNA analogu takich naturalnych struktur mRNA w każdych warunkach. To był Damian i in. (Biochim. Biophys. Res. Commun 385, 296-301 (2009)) i nie powiodła się, chociaż metody fizyczne wskazywały na wiązanie z rybosomem. Wyobrażam sobie, że nie nastąpiło rozpoznanie przez czynniki inicjacji białka, ale nie mogę być pewien, że parowanie zasad z 16S rRNA również było utrudnione.

Niezależnie od tego można odpowiedzieć na postawione pytanie:

Fakt, że „losowy” jednoniciowy DNA nie miałby cech strukturalnych umożliwiających wybór prawidłowego kodonu inicjacyjnego wyjaśnia, dlaczego nie byłby on tłumaczony w warunkach naturalnych - nie mógł związać się z rybosomem.

Sztuczne systemy syntezy białek

Pełne szczegóły reakcji na rybosomie pojawiały się dopiero stopniowo. Niemniej jednak brak zrozumienia cech naturalnego mRNA wymaganego do wiązania się z rybosomem nie przeszkodził ani w analizie kolejnych etapów biosyntezy białka, ani w zastosowaniu systemów rybosomalnych do odszyfrowania kodu genetycznego. Dzieje się tak, ponieważ możliwe było ominięcie początkowych etapów przez zastosowanie odpowiednich niefizjologicznych warunków, które umożliwiły polinukleotydom lub trypletom oligonukleotydowym wiązanie się z rybosomem, gdzie możliwe były dalsze reakcje, aczkolwiek na ogół mniej wydajnie niż w komórce. Takie warunki obejmowały wysokie stężenia jonów magnezu i niektórych antybiotyków, które wpływają na dokładność syntezy białek. Zasugerowano, że neutralizacja ładunku fosforanów szkieletu RNA przez Mg2+ wzmacnia (niespecyficzne oddziaływania hydrofobowe w kanale wiążącym mRNA i że antybiotyki stabilizują stan rybosomu, w którym aminoacylo tRNA może łatwiej wiązać się (a tym samym promować wiązanie polinukleotydów przez parowanie zasad). kodony połączone wiązaniami wodorowymi z pokrewnymi antykodonami tRNA, późniejsze reakcje elongacji zależały od składników rybosomu innych niż sztuczny posłaniec.

Tak więc kod genetyczny został odszyfrowany przy użyciu systemów bezkomórkowych bakteryjnych, do których dodano proste syntetyczne polinukleotydy, pozbawione sekwencji Shine i Dalgarno lub kodonów start (lub stop); oraz przez eksperymenty, w których aminoacylo-tRNA były związane z kodonami trypletowymi w nieobecności zarówno IF, jak i EF. Inne częściowe reakcje syntezy białek zostały podobnie wypreparowane sztucznie - reakcję transferazy peptydylowej badano na izolowanych podjednostkach 50S przy użyciu tylko fragmentu tRNA i puromycyny, prowadząc reakcję w 50% etanolu!

Eksperymenty z jednoniciowym DNA

Rozumiejąc, że rybosomy mogą być indukowane do wiązania i translacji „nie-mRNA” oligo-rybonukleotydów w pewnych sztucznych warunkach, jesteśmy w stanie rozważyć znaczenie doniesień o translacji oligo-deoksyrybonukleotydów – ssDNA.

Oryginalne eksperymenty w tej dziedzinie przeprowadzone przez McCarthy'ego i Hollanda w 1965 r. wykazały, że zdenaturowany DNA z różnych źródeł (w tym z komórek zwierzęcych) może stymulować włączanie radioaktywnych aminokwasów do systemu wolnego od komórek bakteryjnych, ale zależało to od obecności antybiotyków. Co więcej, w laboratorium Khorany wykazano, że tylko niektóre syntetyczne polideoksynukleotydy (analogiczne do polirybonukleotydów, których użył do rozszyfrowania kodu genetycznego) były aktywne. Wydaje się zatem, że w warunkach niefizjologicznych, które faworyzują luźne wiązanie poli- i oligo-rybonukleotydów, zachodzi pewne wiązanie ssDNA, a następnie translacja.

Artykuł Rickera i Kajiego wspomniany przez @Mesentery donosi, że oligodeoksynukleotydy mogą funkcjonować w niektórych reakcjach częściowych (wiązanie fmet-tRNA), ale nie w innych. W szczególności nie było możliwe przeprowadzenie zależnej od RF reakcji terminacji z oligonukleotydami zawierającymi kodony terminacji, ale - w obecności antybiotyków - terminacja niezależna od czynników uwalniania zrobił zdarzać się.

Jest zatem oczywiste, że te eksperymenty, w których ssDNA ulega translacji na rybosomach, nie mają znaczenia fizjologicznego. Jednak nadal należy zadać uzupełnienie pytania plakatu, dlaczego system w ogóle działa?

Dlaczego deoksyryboza (i tymina) nie dyskryminowany w sztucznych warunkach?

Enzymy syntezy i degradacji kwasów nukleinowych - polimerazy RNA i DNA; rybonukleazy i deoksyrybonukleazy - są specyficzne dla RNA lub DNA (lub w niektórych przypadkach hybryd DNA/RNA). Jest to zarówno ważne, aby zapewnić, że spełniają one swoje specyficzne funkcje, jak i być może nieuniknioną konsekwencją charakteru ich reakcji - tworzenia lub zrywania wiązań cukier-fosforan. Tutaj mamy do czynienia z katalizą przez enzym białkowy, który wiąże te struktury w swoim miejscu aktywnym.

Natomiast te reakcje syntezy białek, dla których pewne wymagania mogą zostać złagodzone w warunkach niefizjologicznych, obejmują: interakcje parowania zasad. We współczesnych rybosomach mogą być optymalizowane przez powiązane białka, ale uważa się, że te ostatnie ewoluowały dopiero później. Można uważać, że sztuczne warunki, takie jak wysokie stężenia jonów magnezu lub antybiotyków, umożliwiają podstawowe interakcje, które istniały w „ur-rybosomach”. I, oczywiście, ponieważ hybrydy DNA/RNA łatwo tworzą się, udział DNA w takich interakcjach nie jest tak zaskakujący. (W świecie RNA „ur-rybosomów” – a nawet w świecie RNA/białek – nie byłoby potrzeby dyskryminowania DNA, ponieważ ono jeszcze nie powstało. A chemicznie zastąpienie grupy hydroksylowej wodorem może nie utrudniać interakcji - w najgorszym razie tylko ją osłabia.)

Istotne jest, że współczesne reakcje selekcji i terminacji AUG zależą od interakcji RNA-białko. Mogą one równie dobrze obejmować rozpoznawanie rybozy, jak i sekwencji zasad, wyjaśniając obserwacje Rickera i Kajiego oraz Damiana i in., wspomniano powyżej.


Moje pytanie brzmi, czy translację można wykonać, naturalnie lub sztucznie, bezpośrednio poprzez odczyt rybosomów (jednoniciowy) DNA.

Rybosomy uczestniczą w translacji mRNA na białka. Zobacz artykuł w Wikipedii, aby uzyskać więcej informacji

Jeśli nie, chciałbym wiedzieć, co pozwala na translację ssRNA, a ssDNA nie.

„Jeśli nie” nie ma sensu, ponieważ odpowiedź „tak” lub „nie” na pierwsze pytanie nie ma tak naprawdę wiele wspólnego z drugim pytaniem.

ssRNA i ssDNA odnoszą się do materiału genetycznego niektórych wirusów. Przez większość czasu nie sądzę, że używamy terminów ssDNA i ssRNA w odniesieniu do wirusa, który odwrócił transkrypcję RNA do DNA, więc twoje pytanie jest niejasne i mylące.

Niektóre wirusy odwracają transkrypcję RNA do DNA. Robią to za pomocą odwrotnej transkryptazy.

Z drugim pytaniem chcę wiedzieć, jaka strukturalna lub chemiczna charakterystyka pozwala na odczytywanie RNA, ale nie DNA.

Och, chyba rozumiem twoje pytanie…

Na pewno dwuniciowy DNA nie może być translowany przez rybosom. Przypuszczam, że ssDNA może w końcu zmieścić się w rybosomie (lub nieco zmodyfikowanym), jednak tRNA powinno być przystosowane do użyciaTi nieU. Nie jestem biologiem molekularnym i nic więcej nie mogę powiedzieć.

Chcę wiedzieć, w jaki sposób DNA pozbawione grupy 2-hydroksylowej i użycie tyminy zamiast uracylu czyni go nieczytelnym dla rybosomu

Nie wiem, czy tak, a jeśli tak, to nie wiem dlaczego! Przepraszam, nie jestem w stanie pomóc więcej!


Obejrzyj wideo: Viral Genomes and Virus Life cycle dsDNA, ssDNA, dsRNA, ssRNA, + - sense READ LINK BELOW BEFORE!!! (Sierpień 2022).