''მოლეკულის ცენტრალური დოგმა ბიოლოგიის ეხება დეტალური ნარჩენების ნარჩენების გადატანას დნმ-დან ცილამდე რნმ-ის საშუალებით. მასში ნათქვამია, რომ ასეთი ინფორმაცია ცალმხრივია დნმ-დან ცილამდე და არ შეიძლება გადაიცეს ცილიდან არც ცილაზე და არც ნუკლეინის მჟავაზე“ (Crick F., 1970).
სტენლი მილერმა ჩაატარა ექსპერიმენტები 1952 წელს და მეორე 1959 წელს, რათა გაეგო და გაეშიფრა სიცოცხლის წარმოშობა პირველწყარო დედამიწის გარემოში და იცოცხლა 2007 წლამდე. მის დროს დნმ მნიშვნელოვანი იყო. ბიოლოგიური მოლეკულა, სინამდვილეში ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური მოლეკულა საინფორმაციო პოლიმერის თვალსაზრისით. თუმცა, როგორც ჩანს, მილერს სრულიად გამოტოვებდა თავის ნამუშევრებში და აზრებში „ნუკლეინის მჟავასთან დაკავშირებული ინფორმაციული მოლეკულის“ ცალსახად ხსენება.
მილერის ექსპერიმენტის ერთ-ერთი საინტერესო ასპექტი არის ის, თუ რატომ აცდენდა მან ნუკლეინის მჟავას საინფორმაციო პოლიმერის ძებნა ადრეულ დედამიწის პირობებში და მხოლოდ ამინომჟავებზე გაამახვილა ყურადღება? არის თუ არა იმიტომ, რომ მან არ გამოიყენა ფოსფატის წინამორბედები, თუმცა ფოსფორი სავარაუდოდ იმყოფებოდა პრიმიტიული ვულკანური ამოფრქვევის პირობებში? ან მან ჩათვალა რომ ცილის შეიძლება იყოს მხოლოდ საინფორმაციო პოლიმერი და, შესაბამისად, მხოლოდ ამინომჟავების ძებნა? იყო თუ არა ის დარწმუნებული, რომ ცილა არის სიცოცხლის წარმოშობის საფუძველი და, შესაბამისად, ეძებდა მხოლოდ ამინომჟავების არსებობას თავის ექსპერიმენტში ან იმ ფაქტს, რომ ცილები ასრულებენ ყველა ფუნქციას ადამიანის სხეულში და არის საფუძველი იმისა, რაც ჩვენ ვართ ფენოტიპურად და, შესაბამისად, უფრო მეტი. მნიშვნელოვანია, ვიდრე ნუკლეინის მჟავები, რაზეც მას შეეძლო ეგონა იმ დროს?
ცილებისა და მათი ფუნქციონირების შესახებ ბევრი რამ იყო ცნობილი 70 წლის წინ და ნაკლებად იმ დროისთვის ნუკლეინის მჟავის შესახებ. ვინაიდან ცილები პასუხისმგებელნი არიან ორგანიზმის ყველა ბიოლოგიურ რეაქციაზე, ამიტომ მილერი ფიქრობდა, რომ ისინი უნდა იყვნენ ინფორმაციის მატარებლები; და ამიტომ ეძებდა ცილის სამშენებლო ბლოკებს მხოლოდ თავის ექსპერიმენტებში. სავარაუდოა, რომ ნუკლეინის მჟავას სამშენებლო ბლოკები ასევე წარმოიქმნებოდა, მაგრამ იყო ისეთი კვალი რაოდენობით, რომელიც ვერ იქნა აღმოჩენილი დახვეწილი ინსტრუმენტების არარსებობის გამო.
დნმ სტრუქტურა გამოვლინდა ერთი წლის შემდეგ, 1953 წელს, რომელმაც შესთავაზა დნმ-ის ორმაგი სპირალური სტრუქტურა და ისაუბრა მის რეპლიკაციურ თვისებებზე. ამან გააჩინა ცნობილი "ცენტრალური დოგმა მოლეკულური ბიოლოგიის" 1970 წელს ცნობილი მეცნიერის ფრენსის კრიკის მიერ!1 და მეცნიერები ისე მოერგნენ და დარწმუნდნენ ცენტრალურ დოგმაში, რომ ისინი არ ეძებდნენ ნუკლეინის მჟავების წინამორბედებს დედამიწის პირველყოფილ პირობებში.
როგორც ჩანს, ისტორია არ მთავრდება მილერით; როგორც ჩანს, არავინ ეძებდა ნუკლეინის მჟავების წინამორბედებს პრიმიტიულ დედამიწის პირობებში ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში - რაღაც ძალიან გასაკვირი მეცნიერების ამ სწრაფ ფაზაში. თუმცა არსებობს ცნობები ადენინის სინთეზის შესახებ პრებიოტურ კონტექსტში2 მაგრამ მნიშვნელოვანი ცნობები ნუკლეოტიდის წინამორბედების პრებიოტიკური სინთეზის შესახებ იყო საზერლენდის მიერ3 2009 წელს და შემდგომ. 2017 წელს მკვლევარები4 მსგავსი შემცირების პირობების სიმულაცია გამოიყენეს მილერმა და ურეიმ რნმ-ის ნუკლეობაზების წარმოებისთვის ელექტრული განმუხტვისა და მაღალი სიმძლავრის ლაზერის მიერ გამოწვეული პლაზმის ზემოქმედების გამოყენებით.
თუ მილერს რეალურად მიაჩნდა პროტეინი, როგორც ინფორმაციული პოლიმერი, მაშინ ჩნდება კითხვა: "ნამდვილად ცილა არის საინფორმაციო პოლიმერი"? "ცენტრალური დოგმის" თითქმის ნახევარი საუკუნის დომინირების შემდეგ, ჩვენ ვხედავთ კუინის ნაშრომს.5 2012 წლის სათაურით „კიდევ რჩება თუ არა ცენტრალური დოგმა? ამის მაგალითია პრიონის ისტორია, არასწორად დაკეცილი პროტეინი, რომელიც იწვევს დაავადებას. რატომ არ იწვევს ორგანიზმში არასწორად დაკეცილი პრიონის ცილა იმუნურ პასუხს და/ან გამოიდევნება სისტემიდან? ამის ნაცვლად, ეს არასწორად დაკეცილი ცილა იწყებს მის მსგავსი სხვა პროტეინების გამომუშავებას, როგორც "ცუდს", როგორც ეს ხდება CZD დაავადების შემთხვევაში. რატომ „კარგ“ პროტეინებს ხელმძღვანელობს/კარნახობს სხვა „ცუდი“ პროტეინი, რომ არასწორად დაიკეცოს და რატომ არ აჩერებს ამას ფიჭური აპარატურა? რა ინფორმაცია აქვს ამ არასწორად დაკეცილ ცილას, რომელიც „გადაეცემა“ სხვა მსგავს პროტეინებს და ისინი იწყებენ არარეგულარულ მოქმედებას? გარდა ამისა, პრიონები აჩვენებენ უკიდურესად უჩვეულო თვისებებს, განსაკუთრებით არაჩვეულებრივ წინააღმდეგობას მკურნალობის მიმართ, რომელიც ააქტიურებს ნუკლეინის მჟავის ყველაზე პატარა მოლეკულებსაც კი, როგორიცაა მაღალი დოზით UV დასხივება.6. პრიონების განადგურება შესაძლებელია 100°C-ზე ზევით ტემპერატურაზე წინასწარ გახურებით სარეცხი საშუალებების თანდასწრებით, რასაც მოჰყვება ფერმენტული დამუშავება.7.
საფუარის კვლევებმა აჩვენა, რომ პრიონის პროტეინებს აქვთ პრიონის განმსაზღვრელი არეული დომენი, რომელიც იწვევს მის კონფორმაციულ გადასვლას კარგიდან „ცუდ“ ცილაზე.8. პრიონის კონფორმაცია წარმოიქმნება სპონტანურად დაბალ სიხშირეზე (10-6 რიგის მიხედვით)9 და პრიონულ მდგომარეობაზე გადასვლა და გადართვა იზრდება სტრესის პირობებში10. მუტანტები იზოლირებულია ჰეტეროლოგიურ პრიონის გენებში, პრიონის წარმოქმნის გაცილებით მაღალი სიხშირით11.
ზემოხსენებული კვლევები ვარაუდობს, რომ არასწორად დაკეცილი პრიონის პროტეინები გადასცემენ ინფორმაციას სხვა ცილებს და შესაძლოა დაუბრუნდნენ დნმ-ს პრიონის გენებში მუტაციების გამოსაწვევად? პრიონზე დამოკიდებული ფენოტიპური მემკვიდრეობის გენეტიკური ასიმილაცია ვარაუდობს, რომ ეს შესაძლებელია. თუმცა, დღემდე, საპირისპირო თარგმანი (ცილა დნმ-მდე) არ არის აღმოჩენილი და, როგორც ჩანს, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ოდესმე აღმოჩნდეს ცენტრალური დოგმატების ძლიერი გავლენისა და ასეთი მცდელობების დაფინანსების პოტენციური ნაკლებობის გამო. თუმცა, საფიქრებელია, რომ ცილიდან დნმ-ში ინფორმაციის გადაცემის არხის ძირითადი მოლეკულური მექანიზმები სრულიად განსხვავდება ჰიპოთეტური საპირისპირო თარგმანისგან და შესაძლოა გამოვლინდეს დროის გარკვეულ მომენტში. ძნელია ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა, მაგრამ, რა თქმა უნდა, თავისუფალი შეუზღუდავი გამოკვლევის სული არის მეცნიერების დამახასიათებელი ნიშანი და დოგმაზე ან კულტზე დაქორწინება მეცნიერების ანათემაა და აქვს სამეცნიერო საზოგადოების აზროვნების დაპროგრამების პოტენციალი.
***
წყაროები:
1. Crick F., 1970. მოლეკულური ბიოლოგიის ცენტრალური დოგმა. Nature 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey და Beyond: რა ვისწავლეთ პრებიოტიკების ორგანული სინთეზის რეაქციების შესახებ ბოლო 60 წლის განმავლობაში? დედამიწისა და პლანეტარული მეცნიერებების ყოველწლიური მიმოხილვა. ტ. 41:207-229 (ტომის გამოქვეყნების თარიღი 2013 წლის მაისი) პირველად გამოქვეყნდა ონლაინ, როგორც მიმოხილვა წინასწარ, 7 წლის 2013 მარტს. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. გააქტიურებული პირიმიდინის რიბონუკლეოტიდების სინთეზი პრებიოტიკურად დამაჯერებელ პირობებში. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. ნუკლეობაზების ფორმირება მილერ-ურეის რედუქციურ ატმოსფეროში. PNAS 25 წლის 2017 აპრილი 114 (17) 4306-4311; პირველად გამოქვეყნდა 10 წლის 2017 აპრილს. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. ცენტრალური დოგმატი კვლავ დგას?.Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: გასუფთავებული სკრაპი პრიონები უძლებენ ულტრაიისფერი გამოსხივების ინაქტივაციას. ჯ ვიროლი. 1987, 61 (1): 159-166. ხელმისაწვდომია ონლაინ რეჟიმში https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. პრიონის ცილის ფერმენტული დეგრადაცია ტვინის ღეროში ინფიცირებული პირუტყვისა და ცხვრისგან. ინფექციური დაავადებების ჟურნალი, ტომი 188, გამოცემა 11, 1 წლის 2003 დეკემბერი, გვერდები 1782–1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: ბუნებრივად გაშლილი საფუარის პრიონის მონომერი იღებს დანგრეული და სწრაფად მერყევი სტრუქტურების ანსამბლს. 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: მტკიცებულება ცილის მუტაციისთვის საფუარში: Hsp70-თან დაკავშირებული chaperone ssb-ის როლი [PSI] პრიონის ფორმირებაში, სტაბილურობასა და ტოქსიკურობაში. 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: Prions, ცილის ჰომეოსტაზი და ფენოტიპური მრავალფეროვნება. 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: უჯრედული ფაქტორები, რომლებიც მნიშვნელოვანია საფუარის პრიონების დე ნოვო ფორმირებისთვის. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (პტ 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
