Ген-код и законы жизни и эволюции, биоинформатика

Изменено: 07.04.2019 Posted on

Ниже обсуждается будущее и история генкода, после Гамова, предсказавшего связь комбинаций 4Н и 4(Н3+3Н2Н’+HH’H” )=20 АК (м.б. через 4х5 типов соединений Менделеева, его пятерок гидридов-оксидных), включившего много отраслей, РНК-мир учившихся у него в Боулдере лауреатов,  со списка 20 АК и ЦДБ, по Крику (после обсуждения при жизни, с Криком, 1968, Везе, 1967, до различия бактерий и архей).

Эволюция у нас описывается М-принципом роста масс, определяющим систему периодов (как элементов химических Менделеева, так и Менделя, генетических). Увеличение масс из-за ограниченности их ресурсов создает «вытягивающую силу», требует уничтожения др., конкуренции и выбора из вариантов с включением ранее отдельных форм в общий цикл- не-органических полимеров, нуклео-протеидов вироидов, ДНК-РНК-вирусов,  со списка 20 АК и ЦДБ, по Крику ( фото-хемо-бактерий, циклов эу-1 и много-клеточных, сосудистых и высших-эко-пирамиды (как перевернутой воронки). С общими принципами вымирания больших, как частиц ранней Вселенной с уменьшением энергии-Т (как в я.р. p+e=n+v-0.75 MeV, со сближением частиц и констант с Е), или динозавров мезозоя с открытием ниш теплокровных-млекопитающих, фактически описанных в истории «первородного греха» прошлых — доминировавших ранее. Меньшие массы и стремление к нематериальному, разуму (-эволюция) могут достигаться только за счет опоры на большие массы окружения, от неорганики, вирусов и бактерий до высших животных (см. Парацельс, 2007).

Жизнь начинается с химической эволюции и конденсации, полимер- цикл-изации типа (НРО3)3=ТФ=Ф3 и (CHOH)5+(HCN)5=A, на уровне С5 – аминокислот (АК) и в циклах их переноса, транспорта аминокислот (на внешней стороне клеточной мембраны при участии глутамилтрансферазы γ-Глутамильный остаток связывает АК с перемещением внутрь клетки, отщепляя за счет циклизации  С5 в ПрО — фермента у-глутамилциклотрансферазы…(См.симпорт с Na+… регенерацию  глутатиона (GSH, в БАД,  с Se,Mg…)* Это м.б.первичным типом х.р.- катализа и ферментов, начала деления функций и семейств транспорта и накопления АК, элонгации — умножения пептидов, до рибосомных.

Главный закон Г-кода (Гамова), позволяющий и легко запомнить — вывести его — закономерное изменение-увеличение Cn, Nn и М (масс- Менделеева), исключая 1 Сер-кодон (УС). Численные выражения кода дают эти числа, удобнее с вычитанием общего АК 0=G=С2N. Если это Сп считать 1-й цифрой, от 0 Гли до 9 Трп, то второй можно кодировать степень окисления и неразличимые по этим двум числам  (1 N) изомеры С6 I*-L, С5 де-гидро P-V и С9 окси Y-F (что продолжают ДОФА и т.д.). Конечно, можно кодировать и иначе, например, той же звездочкой * отмечая 2-й асимметричный атом С Иле, но проще так. Это сразу покажет и главные закономерности генкода, названные увеличение Сп справа налево (Гли-Вал) и снизу-вверх (Вал-Фен и Гли- Цис+Трп), и степени окисления, от жирных — гидрофобных слева к окисленным справа, включая Т/У — А-Г-переход нуклеотидов.

Факт природы, что мы имеем одинаковое число концентрируемых био-элементов и кодируемых АК, около 20 обоих, можно характеризовать «гипотезой тетрапод», 4х5 семейств их.

Природа использует общность, комбинации и замещение элементов всех уровней. Это определяет и выбор биоэлементов, как «бочки Либиха», начиная с 3-4 элементов (СНО+N) 1-го уравнения фотосинтеза-дыхания Пристли-Лавуазье и дополнения его субстратов (углеводов и жирных) N-содержащими катализаторами и автокатализаторами (белками с НК, включая в их ко-ферменты и х.э., как металлы), генетический код как замещение др.групп элементов, серы и фосфора (нуклеотидов — РНК) углеродными, по Вант-Гоффу:

Система биоэлементов, аминокислот и генетический код (см.ниже):

Тип Биогенные элементы и содержание их в клетках (%, из Т.1)
Первичные s1                 H 10% s2   p2       C  20% N 3- % O 60%   /F
Дополнит. Na 0.1 Mg 0.1  \  B, Si P 1 % S 0.25    / Cl 0.2
Вторичные K  0.25 Ca 2-3% Переходные:Mn Fe 0.01  /Co
Третичные Cu Zn (№30) № 42Mo 34Se /53 I
Тип Периоды     Система АМИНОКИСЛОТ и НУКЛЕОТИДОВ (из Т.2) Ред-окс:  Н —- e- —->   O  —— e- —>  2 О (NH2<—p+—> OH)
С3-окси-АК

сем.глицерата

М Меt 5Метионин

+sa1482 5.7

С Cys 33Цистин

/ss2345 5.0

G Gly  1Глицин

3424   5.975

S Ser 3Серин

389     5.68

С3+доп гидрофобные

сем.пирувата

I  Ilе  8Изолейцин

538       6.02

L Leu  3Лейцин

538      5.98

V Val   1Валин

513     5.96

A Аlа  1Аланин

438     6.01

С4сем.аспартата +K Lys 8Лизин

511        9.82

T Тhr   6Треонин

449      6.16

N Asn  1 Аспарагин

336       5.41

D- Аsp 1Аспартат

335       2.77

С5сем.глутамата +R Arg 7Аргинин

Орн485  10.8

P Pro  3 Пролин

486       6.3

Q Gln  1 Глутамин

396       5.65

E- Glu  1 Глутамат

395      3.24

С6+ ароматические (из рибозы) F Phe 10 Фенилаланин

478       5.48

Y-Tyr+1 Тирозин

460     5.66

W Тrp 5 Триптофан

450       5.89

+H His 6 Гистидин

385       7.59

ОснованияН1

нуклеотидов

2-е:Тимин Т или Урацил У Цитозин  Ц   Аденин А  Гипоксантин- Гуанин  Г   Ксантин->урат
(Коферменты   Н2)                          ГЕНЕТИЧЕСКИЙ     КОД
Кодоны – Н31-е:У(Т) 26.5 Фен        F  9Лей        L 6 Сер        S  3*(-исключение) Тир    Y  9— Цис     C      3Трn  W —     11 (среднее 7?)
Ц (3:УЦАГ  22.5 Лей        L  6 Про       Р   5 Гис        H  6Глн        Q  5 Арг         R  6
А   УЦАГ    19 Иле     I     6ИлеМет  M 5 Тре        Т   4 Асн         N 4Лиз          K 6 Сер        S  3Арг        R  6
Г   УЦ(сумма:АГ    14.5 Вал          V 5 Ала        А  3 Асп       D  4Глу        E   5 Гли        G   2
степень окислени -9.5=-2-3/-3/-3-1/-2 0=+1.-1.0.0 0=-1 -.-2+1.+2-2.2+1 +3=+1-1.+1.+1+1.+1

Приведены названия и их сокращения, число реакций -ферментов синтеза у прокариот, изоэлектрическая точка и энергия сгорания на 1 атом С, в генетическом коде — длина цепи, ниже — общая степень окисления -число О-эквивалентов кодируемых АК (закономерность изменения их CcNn- увеличение вверх и вправо позволяет легче запомнить и вывести весь код). Мы привели также расчетные энергии аминокислот по  ОУФ Мушкамбарова (Анал.биоХ-96), не проверяли.

Другой способ систематизации тех же 4х5  элементов и АК, согласно понятию «тетрапод» – пар первых и вторых, 2х2 по 5 элементов, «на пальцах рук». «Пальцы» могут отвечать группам и функциям, для х.э. – степеням окисления, от 1-2 первых (кроме 4-4 С) до -1 галогенов конца периода, изоэлектронных 0-й группе инертных: «первая рука» включая №1 Н 1-го периода и конец 2-го, вторая – начало и конец 3-го периода, еще 2- начала и конца 4-го, макро- К-Са и переходные, наиболее распространенные сем.железа (№25-30), более тяжелые только № 42Мо и 53 I-127.

АК же делятся на гидро-фобные и фильные: первые 5 жирных, от Гли до Лейцинов, а следующие их замещенные – также гидрофобные серные и циклические, и еще 2х5 гидрофильных — оксизамещенных Сер, Тре, Тир и амидов дикарбоновых Асп и Глу, заряженных противоположно +Лиз, Арг и Гис (как +-между ними).

гидрофобные : АК жирные- предельные G Gly  1 Глицин

М=75 3424 0.4  5.975

A Аlа  1 Аланин -1.8

75+14=89 438  6.01

V Val   1 Валин -4.2

 513  5.96   +28=117

L Leu  3 Лейцин -3.8

538   5.98 М=131

I  Ilе  8 Изолейцин

538 -4.5  6.02

Серные и цикл-е P Pro  3

Пролин 115да

486 1.6  6.3

С Cys 33   Цистин 121

/ss2345 3.9 5.0

М Меt 5 Метионин

+sa1482 -1.9 5.7

F Phe 10 Фенилаланин

478 -2.8  5.48*

W Тrp 5 Триптофан

450 0.9  5.89

Г-фильные Н: не-заряженные Гидрокси- и дикарбоновые S Ser 3 Серин

389 0.8  5.68

T Тhr   6 Треонин

449 0.7   6.16

Y-Tyr+1 Тирозин

460 1.3   5.66

N Asn  1 Аспарагин

336 3.5  5.41

Q Gln  1 Глутамин

396 3.5  5.65

Заряженные + и — +K Lys 8 Лизин

511 3.9  9.82

+R Arg 7 Аргинин

Орн485 4.5 10.8

+H His 6 Гистидин

385 3.2  7.59

D- Аsp 1 Аспартат

335 3.5  2.77

E- Glu  1 Глутамат

395 3.5  3.24

Нуклеиновые (Азотные осн.) У (в РНК) Т (в ДНК) Общие НК: С А Г

*в учебнике Чичибабина приводилось р1 Фен 3, кислее не только Тир и Цис, но и Глу!

Веса Mr подобно Ar х.э. показывают связь, гомологи отличаются на 14п, как первые, Гли 75 — Ала 89, +2х14=, оксипроизводные типа Сер и Тир на 16 (+89=107), серные на 32 (+89=121), ДК (или АДК- АминоДиКарбоновые Кислоты?) типа Асп можно получить конденсацией Ала+СО2=89+44=133 или 2Гли-NH3=150-17 и т.д. Массы Асн-Глн на 1 меньше ДК, как и У-С, Г- на О-16 больше Mr(A)=5x(1+12+14 + 12+2+16)=5х57-18 =267, т.к. (HCN)5=Ad…

Химический код (после Гамова, открывшего его после ядер, масс А 1-4-а-частиц, в «Новой книге Бытия», пропустив химию) — просто число СсNn (лучше- радикала) АК , от 00 Гли до 91 Трп (где n- азот АК растет с n нуклеотидов, С-A 3-5> 2-4 У/Т-G), достаточно для различия всех, кроме С5 Про и Вал, отличаемых третьим числом- степенью окисления или  гидрирования — Нh, и С6 Лей — Иле- изомеров, с 2-м асимметричным центром Иле*. Их можно различать вторым знаком тоже.

Сейчас эти редокс-концепции и системы биологии определяют возврат от генов к организму и химии, в ред-окс-болезнях Уотсон показывает роль серы. Она первична и в минеральном мире, для млрд.лет эволюции до кислородной атмосферы. Поэтому и среди семейств генов мы предлагаем начинать с серосодержащих, кроме тиоэфирного мира ДеДюва — с А-Сульфат-Киназы, САМ и биотин-синтазного типа АРСаз. А цикл связи аминокислот в ди-и трипептиды типа глутатиона (ГТ) может определять системы и транспорта и элонгации-накопления АК и пептидов, до рибосом. ГТ присутствует в состоянии и восстановленного (GSH) и окисленного (GSSG),  тиоловые группы цистеина  -восстановтельные эквиваленты (Н++ Е) для других, в окислительной среде образуются межмолекулярные дисульфидные мостики  и фермент переходит в димер, активный. Средний потенциал пары цистеин -318 мВ, дополнение к редокс- ВКТ обратной связи тормозит глутатион[18]  пластид, и глутатион-синтетазы (GS) пластид и цитозоля, поэтому ГШ и гамма-glutamylcysteine экспортируются из пластид.[19] Его биосинтез и ферменты необходимы для растений;  ГКЛ и ГС смертельно важны для эмбриона и проростка.[20] транспорт  делят на 5 : крупных, и 1-2 малых нейтральных – аланина, серина, треонина, 2-не а-амино- глицина, пролина и оксипролина, основных – аргинина и лизина, кислых аспартата и глутамата. 2 основных механизма переноса аминокислот: симпорт с натрием Na+ и γ-глутамильный цикл — в комплексе с глутатионом при помощи фермента γ-глутамилтрансферазы (нейтральные Фен,Лей и катион­ные Лиз, в кишечнике, почках и, по-ви­димому, мозге), в клеточной мембране(гликопротеин), и 5 в цитозоле. Аминокислота отщепляется от у-глутамильного остатка под действием фермента у-глутамилциклотрансферазы. Дипептид цистеинилглицин расщепляется под действием пептидазы, в результате этих 3 реакций про­исходит перенос одной молекулы аминокислоты в клетку (или внутриклеточную структуру), еще 3 реакции обеспечивают регенерацию глутатиона, затрачивая 3 молекулы АТФ на 1 АК. Врождён­ная патология, дефект фермента 5-оксопролиназы, с мочой выделяется оксопролин, нарушены транспорт аминокислот в ткани и их метаболизм в клетках.

Транспорт аминокислот при участии глутатиона

Транспорт аминокислот при участии глутатиона (обычно нейтральных) — трипептид (γ-глутамилцистеилглицин) на внешней стороне клеточной мембраны при участии глутамилтрансферазы связывает γ-Глутамильный остаток с АК и перемещает внутрь клетки с распадом на составляющие и ресинтезом глутатиона, используя циклизацию С5-оксоПро

(См.симпорт аминокислот с Na+…регенерацию глутатиона (GSH, в БАД, селен и магний),  глутамат-цистеин лигазы (gcl)  редокс-типа…*

Далее эти системы продолжают Домены.

Обычно же

связь между аминокислотами и нуклеотидными триплетами объясняли случай, общность-минимизация ошибок и соответствие путей биосинтеза аминокислот кодонам либо антикодонам (см. Евгения Кунина, Артема Новожилова,  с«International Union of Biochemistry and Molecular Biology. Life» 2009, 61, 2, 99—111, doi: 10.1002/iub.146).

Теория «застывшей случайности» соответствия аминокислот и кодонов мало объясняет.

Согласно теории мини-оптимизации, более частые ошибки трансляции меняют АК на химически похожие (ошибка в третьем нуклеотиде вероятнее, чем в первых двух; как и A с G и U с C, чем пурин-пиримидинов, почему 1/2 аминокислот кодируются четырьмя кодонами — последний нуклеотид не важен, может быть любым, а одним только Мет и Трп).

Подсчитано, что совр. генкод по оптимальности входит в тысячную долю лучших возможных кодов. Хотя Мет и Трп, например, если стоп-кодон UGA станет кодировать, увеличат помехоустойчивость, как в малых геномах, митохондрий.

Теория стереохимического соответствия утверждает, что кодоны (или антикодоны) способны специфически связывать свои аминокислоты, и это дало начало генетическому коду. Гипотезу комплементарности развивали наши Л.Меклер, Идлис, в УФН 2017…

2016 Генетический Кодон Периодическая Таблица

Генрих Феррейра, splicejunction.blogspot.com дал ‘периодическую Таблицу’ 20 аминокислот, универсальный код и гидрофобных значение. «в генетическом коде Хэмминга базы 64 различных кодонов для 20 аминокислот,с аналогичными гидрофобными/Полярными вместе.«оптимизирован для минимизации производства неправильно сложенных белков. «неправильные аминокислоты будут иметь те же или подобные гидрофобные свойства «как Таблица Менделеева, — это Тора , когда соседние кодоны обернуть вокруг снизу вверх и слева направо.»

Генетический Код Таблица Менделеева

Верхней 

М.А.Никитин описывает Происхождение белкового синтеза и генетического кода, с экспериментами, отбором РНК в связи с аминокислоты, обогащались кодонами и антикодонами их (кроме простых Глицин, Аланин, серин, аспартат). Связь их напрямую с кодонами мРНК слишком далека для пептидной, и предковые кодоны связывали с биосинтезом аминокислот, как Меклер (с иммунной теорией), в «Biology Direct», 2008, 3 (doi: 10.1186/1745-6150-3-37) синтез в одну стадию из альфа-кетокислот — аланин, аспартат и глутамат, — объясняет первый G, в PNAS, 2005, 102, 12, 4442—4447 ( doi: 10.1073/pnas.0501049102) — присоединении с 2′-ОН рибозы РНК, первые три нуклеотида которой дали начало кодону, аминогруппа гуанина подходит, чтобы катализировать через стадию основания Шиффа восстановительное аминирование альфа- кетокислоты в аминокислоту:

Восстановительное аминирование альфа-кетокислот при помощи гуанина.Восстановительное аминирование альфа-кетокислот при помощи гуанина. Он выступает в роли катализатора и, возможно, поэтому оказывается первым кодоном для аминокислот, которые синтезируются таким путем. Кривой линией в первой формуле и буквой Х в остальных обозначен второй нуклеотид

Синтез других аминокислот многостадиен и начинается с фосфорилирования будущей боковой цепи, семейство оксалоацетата, — аспарагин, треонин, изолейцин — имеют кодоны с А, альфа-кетоглутарата — аргинин, пролин, глутамин, с С, из пирувата — цистеин, серин, лейцин, — на U. Фосфорилирование катализируется аминогруппами этих нуклеотидов, причем расстояние от них до 2′-гидроксила и соответствует трем разным кислотам-предшественникам. Второй нуклеотид см.ниже рис.:

Древний генетический код можно реконструировать, исходя из представления о нуклеотидах как катализаторах для биосинтеза аминокислот.

 Древний генкод можно реконструировать из представления о нуклеотидах как катализаторах биосинтеза аминокислот.
Первый нуклеотид кодона — G, если, чтобы получить аминокислоту, нужна реакция восстановительного аминирования альфа-кетокислот (выше), а если требуется фосфорилирование — C, A или U, в зависимости от размеров молекулы-предшественника. Второй нуклеотид направляет дальнейшие реакции: в случае альфа-кетоглутарата, если второй — А, он своей аминогруппой катализирует амидирование концевой карбоксильной группы и аминирование кетогруппы, давая начало глутамину. В случае C или G во второй позиции сначала происходит (с неким дополнительным катализатором) восстановление концевой группы до альдегидной, дальше С аминирует альфа-кетогруппу, продукт циклизуется, и двойная связь восстанавливается — получается пролин. G может восстановительно аминировать концевую альдегидную группу с образованием орнитина (Orn), которая предшествует аргинину в современном биосинтезе и могла ранее входить в состав белков. По этим данным реконструируется древний вариант генетического кода. Dab — диаминобутановая кислота, Hsr — гомосерин

Так чисто химические законы определяют двухбуквенный генетический код: кислые аспартат и глутамат не различаются, а кодон AG, в современном коде поделенный серином (исключение из закона роста Сп) и аргинином, кодировал другую аминокислоту, ныне исчезнувшую,может, диаминобутират — короткий аналог орнитина-лизина; CU — лейцина, члена семейства пирувата, по теории UU, мог быть вымершей аминокислотой или стоп-кодоном, как и UA. Альтернативные теории находят аргументы в пользу участия антикодоновых нуклеотидов в синтезе аминокислот.

 

  1. Woese, C. The Genetic Code 179–195 (Harper & Row, 1967).

  2. Crick, F. H. C. The origin of the genetic codeJ. Mol. Biol. 38, 367–379 (1968).

    PubMed  Article 3.Orgel, L. E. Evolution of the genetic apparatusJ. Mol. Biol. 38, 381–393 (1968).

  3. Powner, M. W., Gerland, B. & Sutherland, J. D. Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditionsNature 459, 239–242 (2009).

  4. Szostak, J. W. Systems chemistry on early EarthNature 459, 171–172 (2009).Article

  5. Butlerow, A. Bildung einer zuckerartigen substanz durch syntheseLiebigs Ann. Chem. 120, 295–298 (1861).Article

  6. Miller, S. L. & Orgel, L. E. The Origins of Life on the Earth 109–112 (Prentice-Hall, 1974).

  7. Ricardo, A., Carrigan, M. A., Olcott, A. N. & Benner, S. A. Borate minerals stabilize riboseScience 303, 196 (2004).1.

    Supplementary information

В   гидрогеносомах (редуцированных митохондриях) аналоги систем синтеза  имеютлямблии и микроспоридии.   С нарушением или уменьшением синтеза Fe—S-содержащих белков, если не летально, уменьшается клеточное дыхание  и продукция АТФ, активность цикла Кребса и др.  Митохондрии работают с кислородом и могут образовывать его активные формы (ROS — reactive oxygen species). (Lill R. (August 2009). «Function and biogenesis of iron-sulphur proteins». Nature: 831—838. DOI:10.1038/nature08301.PMID 19675643. 2008). «Maturation of iron-sulfur proteins in eukaryotes: mechanisms, connected processes, and diseases». Annu Rev Biochem. 123456Rouault TA. (March 2012). «Biogenesis of iron-sulfur clusters in mammalian cells: new insights and relevance to human disease». 

in hydrothermal vents ()… five distinctive human diseases (Table 1), including Friedreich’s ataxia (FRDA), ISCU myopathy and a specific sideroblastic anemia… ). .

Table 1.

Table 1.Diseases caused by defects in Fe-S cluster biogenesis

frataxin (an important component of the initial Fe-S biogenesis complex; see below) () and differences in the cytosolic Fe-S cluster biogenesis machinery. …Composed of iron and inorganic sulfur, they are most frequently found in a cubane form that contains four iron and four inorganic sulfur atoms (). Fe-S clusters are highly chemically versatile because both iron and sulfur can readily donate or accept multiple electrons (), …in mitochondrial complex I, seven Fe-S clusters with gradually increasing reduction potentials align to form a wire-like pathway along which electrons ascend. Thus, the ability of Fe-S clusters to maintain low reduction potentials (i.e. low affinity for electrons) facilitates efficient capture of chemical energy from NADH as electrons move progressively through respiratory chain complexes (). ..to function as sensors, as in the bacterial FNR and IscR proteins (), and in mammalian IRP1, which regulates cytosolic iron metabolism in mammalian cells ().Fe-S cluster biogenesis: the basic pathway… a dimer of a cysteine desulfurase [called IscS (Escherichia coli), Nfs1 (S. cerevisiae) or NFS1 (mammals)] forms a core to which two monomers of a dedicated scaffold protein (IscU in bacteria, Isu1 or Isu2 in yeast and ISCU in humans) bind at either end () (Fig. 1). Aided by its cofactor, pyridoxal phosphate, NFS1 supplies sulfur by removing it from cysteine residues, and ISCU provides the backbone structure and the cysteine ligands upon which a new cluster consisting of covalently bound iron and inorganic sulfur is synthesized ()….frataxin (see below) (), or iron that is donated from a complex of glutathione and glutaredoxin that tethers an Fe-S cluster (). .

Fig. 1.

Fig. 1.A general scheme for biogenesis of Fe-S clusters in mammalian cells. (A) NFS1 is a cysteine desulfurase that forms a dimer to which monomers of the primary scaffold protein ISCU bind

Aft1 через РНК-связывающий белок Cth2,  начинает уничтожать матричные РНК использующих железо белков, уменьшая потребление железа. тио-модификация урацилов U34 и U35 у дрожжей и млекопитающих в цитоплазматических и митохондриальных тРНК.  у бактерий.

Другой класс (АРСаз и др.)-

Пример укладки Россмана, домен белкадекарбоксилазы  бактерии Staphylococcus epidermidisen (PDB ID 1G5Q) со связанным кофактором ФМН— структурный мотивen в третичной структуре белка, который связывает нуклеотиды (в частности, кофакторНАД)[1] из двух идентичных частей, с шесть почти параллельных β-листов, соединённых двумя парами α-спиралей, следующих в порядке β-α-β-α-β. Связывающий домен для динуклеотидов, таких как НАД, состоит из двух параллельных укладок Россманна, одиночная может связать мононуклеотид, например, кофактор ФМН.

Мотив назван по имени Михаэля Россманаen, описал как часто встречающуюся в нуклеотид-связывающих белках, таких, как дегидрогеназы[2]. Н-последовательность для НАДФ-связывающих структур в некоторых белках отличается от мотивов, связывающих НАД[3]. ..использовано для реинжиниринга кофакторной избирательности ферментов[4].

  1. Hanukoglu I (2015). «Proteopedia: Rossmann fold: A beta-alpha-beta fold at dinucleotide binding sites». Biochem Mol Biol Educ43 (3): 206-209. DOI:10.1002/bmb.20849PMID 25704928.
  2. Rao S, Rossmann M (1973). «Comparison of super-secondary structures in proteins». J Mol Biol76 (2): 241–56. DOI:10.1016/0022-2836(73)90388-4PMID 4737475.

Если в РНК-мире функцию синтетаз выполняли рибозимы, в лаборатории методом «эволюции в пробирке»[5]. После  белкового синтеза функция перешла к двум предковым последовательностям аминоацилирующего, домена, с гомологией первичной и третичной (пространственной) структуры[4On the evolution of structure in aminoacyl-tRNA synthetases. Ribozyme-catalyzed tRNA aminoacylation.

The alpha helicalanticodon binding domain of Arginyl, Glycyl and Cysteinyl-tRNA synthetases is known as the DALR domain after characteristic conservedamino acids.[3]AsnRS and GlnRS group within AspRS and GluRS, respectively. ..analysis on ~2500 prokaryotic genomes showed that many of them miss one or more aaRS genes whereas many genomes have 1 or more paralogs.[5] AlaRS, GlyRS, LeuRS, IleRS and ValRS are the most evolutionarily stable members of the family. GluRS, LysRS and CysRS often have paralogs, whereas AsnRS, GlnRS, PylRS and SepRS are often absent from many genomes.

…the cavity that holds the amino acid can be mutated and modified to carry unnatural amino acids synthesized in the lab, and to attach them to specific tRNAs. This expands the genetic code, beyond the twenty canonical amino acids found in nature, to include an unnatural amino acid as well. The unnatural amino acid is coded by a nonsense (TAG, TGA, TAA), quadruplet, …useful properties: photoreactive, metal-chelating, xenon-chelating, crosslinking, spin-resonant, fluorescent, biotinylated, and redox-active amino acids.[6]

The novel domain additions to aaRS genes are accretive and progressive up the Tree of Life.[7][8][9] The strong evolutionary pressure …importance.[10] Findings beginning in 1999 and later revealed a previously unrecognized layer of biology: these proteins control gene expression within the cell of origin, and when released exert homeostatic and developmental control in specific human cell types, tissues and organs during adult or fetal development or both, including pathways associated with angiogenesisinflammation, the immune response, the mechanistic target of rapamycin (mTOR) signalling, apoptosistumorigenesis, and interferon gamma (IFN-γ) and p53signalling.[11][12][13][14][15][16][17][18][19] Prediction Servers

  • Prokaryotic AARS database: Chaliotis et al., (2017). The complex evolutionary history of aminoacyl-tRNA synthetases. Nucleic Acids Res. 2017 Feb 17;45(3):1059-1068. doi:10.1093/nar/gkw1182.

 

Этот путь, кажется, нащупывает на более эмпирической основе и группа наших ученых из МГУ и НИЗ, в известной на русском статьеAncient Systems of Sodium/Potassium Homeostasis as Predecessors of Membrane DOIDibrova DVGalperin MYKoonin EVMulkidjanian AY в журнале Biochemistry (-M., 2015 80, № 5, с. 495-516 , продолжая в 2016 Иccледование липодиcков, cодеpжащиx комплекc cенcоpного pодопcина II c pодcтвенным белком-тpанcдьюcеpом из Natronomonas pharaonisМулкиджанян А.Я.,Штайнхофф,Шайтан К.В. в журнале Биофизика, № 6, 2016 Натрий-переносящая декарбоксилирующая оксидоредуктаза у термотог?Биохимия,  № 5, 2016 Филогеномный анализ НАДН:хинон оксидоредуктаз типа I№ 6,  В СИСТЕМЫ NА+/К+-ГОМЕОСТАЗА КАК ПРЕДШЕСТВЕННИКИ МЕМБРАННОЙ БИОЭНЕРГЕТИКИ ГАЛЬПЕРИН М.Ю., ДИБРОВА Д.В., КУНИН Е.В., МУЛКИДЖАНЯН А.Я. — 2015 г. Цитоплазма всех клеток — архей, бактерий и эукариот — содержит значительно больше калия, чем натрия, м.б. объяснена возникновением первых клеточных организмов в богатой калием среде…в геотермальном паре, на периферии древних бескислородных геотермальных полей в водоемах из парового конденсата, элементный состав  близок химии цитоплазмы современных клеток. …эволюционный сценарий,.. выживания в богатых натрием водоемах могла способствовать как постепенному уменьшению проводимости клеточных мембран, так и появлению различных редокс-, свето-, хемо- и осмозависимых систем откачки ионов натрия. Взаимодействие их привело к возникновению натрий-зависимой мембранной биоэнергетики, до протонной биоэнергетики у бактерий и архей. Параллельно … натрий-калиевый градиент на плазматической мембране для нужд клетки.naukarus

..через себя, то есть через стенку этого пузыря, перенести протон. .. стенка электрически заряжается, образуется электрический потенциал: «плюс» с одной стороны, «минус» с другой стороны. …заряжаем как электрический конденсатор, плюс химическая …количество протонов (за счет работы разных ферментов их много), у нас включается в игру еще один фермент, который называется АТФ-синтаза. ..гриб. Это динамо на самом деле — вращающаяся штука, и наши протоны, накачанные внутрь, начинают выходить наружу. ..крутить эту динамо-машину, …за это дали еще одну Нобелевскую премию в 1997 …синтезирует молекулы АТФ. Т…бактериях и археях — о микроорганизмах, и поэтому у них все просто: натрий качается наружу. А снаружи через АТФ-синтазу, эту вращающуюся турбинку, натрий идет внутрь. И мы где-то в 2007–2008 году провели структурное сравнение этих турбинок, которые синтезируют АТФ. Это самый важный фермент …зависит, какая энергетика у этого организма, с чего он живет: с разницы концентрации протонов или с разницы концентрации ионов натрия. ..ферменты, переносящие натрий у бактерий и архей, имеют одинаковое место связывания натрия… биоэнергетика, считалось, что реакции с участием протона проще, но анализ показывает: натриевая — более древняя. …эволюции (это гипотеза академика Скулачева из Московского университета) легче было создать мембраны, клеточные оболочки, которые были способны держать эту разницу потенциалов натрия, чем создать такую же мембрану, которая была бы непроницаема для протонов….мембраны очень тоненькие, электрическое поле, которое заставляет крутиться турбинку, где-то 300 000 вольт на сантиметр. Это совершенно дикая цифра, сравнимая с молнией. И биологические мембраны, в частности в вашем организме, все время держат этот электрический потенциал. Но они гораздо более текучи — в миллионы раз — для протонов, чем для ионов натрия. И поскольку мембраны клеток в процессе эволюции усовершенствовались, видимо, раньше были получены, возникли мембраны, способные удерживать этот потенциал натрия. …можно восстановить историю этой натриевой биоэнергетики назад. Потому что ферментов, которые откачивают натрий наружу из клетки, несколько,…клеткам нужно поддерживать низкую концентрацию натрия внутри себя, так как во всех клетках больше калия, чем натрия. Это очень важное свойство, так как это условие работы систем синтеза белка. То есть системы синтеза белка, рибосомы — они не работают, если у вас оказывается больше натрия, чем калия. Поэтому натрий надо все время откачивать… в обратную сторону: она закачивает натрий внутрь и делает молекулы АТФ. И поскольку она по своей структуре турбина, она может вращаться в обе стороны. …прожить в морской воде. Концентрация натрия примерно 3,5 миллиарда лет назад была порядка 1 моля — гораздо больше, чем сейчас. И в этой ситуации один из ферментов стал крутиться в обратную сторону, и мы получили современный биоэнергетический цикл: много ферментов качают натрий наружу, один качает натрий внутрь и делает АТФ. …скорее всего, эта мембранная биоэнергетика — как мы ее понимаем, как она работает в нашем организме — возникла из систем откачки натрия из клетки. И большая часть этих систем продолжает работать, и только потом, скорее всего, существенно позже, когда кислород появился в атмосфере, произошел переход к системам, которые перекачивают не ионы натрия, а протоны…благодаря огромному прогрессу геномики, количество информации о живых организмах резко растет, ..в бескислородных условиях, даст нам и уже регулярно дает новые ферменты, которые участвуют вот в этих переносах натрия…экзотика: организмы, которые живут при высокой температуре, которые живут без кислорода, используют натриевую энергетику, …половина энергии нашего организма уходит на то, что мы откачиваем из своих клеток натрий, потому что хотим, чтобы наши белки продолжали синтезироваться. Поэтому соленую воду не надо пить, поэтому надо есть фрукты с большим количеством калия. Это такой чисто житейский вывод …калий правда полезен, а натрий правда вреден.

Армен Мулкиджанян

доктор биологических наук, Dr.rer.nat.habil., профессор факультета биоинженерии и биоинформатики, старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ им. М.В. Ломоносова, научный сотрудник физического факультета, приват-доцент факультета биологии и химии Оснабрюкского университета (ФРГ)

Все материалы автора…Биоэнергетические механизмы и их эволюция

View more  Бескислородные геотермальные поля и проблема происхождения жизни  View more  «Как древняя клетка могла возникнуть из простейших агрегатов РНК — основной вопрос для ученых»View more

Как пишет Евгений Кунин — Логика случая. О природе и происхождении …Каталитические домены АРСаз классов I и II принадлежат, соответственно, к укладкам Россмана и [126] биотин-синтазы , распространённых в биоте семейств генов,  типичных аминоацил-тРНК-синтетаз (I-го класса ферменты с так называемой укладкой Россмана, связывающие нуклеотиды).

Антропоцентричное древо жизни ГеккеляНо  ядерные организмы возникли в результате симбиоза двух клеток. возникает цикл, стали растениями в результате приобретения хлоропласта. Практически все насекомые несут в себе внутриклеточные симбиотические бактерии, представление о топологии этого «дерева» изменилось.  Геном млекопитающих приблизительно на 2/3 состоит из остатков вирусных геномов. А геном растений, например кукурузы, на все 90 процентов. «Происхождения жизни» вместо этой знаменитой картинки…. сеть обмена генами, геномами, слияния геномов и так далее, из которой местами действительно вырастают древовидные образования….я сомневаюсь, что можно построить осмысленное однозначно разрешенное дерево всех ядерных организмов. Можно, конечно, построить древо жизни для некоторых растений или животных,..эволюции гриппа за последние сто лет. …сначала по последовательности рибосомальной РНК, мы получаем одну топологию эволюционного дерева. Если по другой последовательности (тоже очень важной, например, последовательности аминоацил-тРНК-синтетазы), то получается совершенно иная топология. Получается, что невозможно поймать «корень» этого дерева, получается, что на каком-то этапе существовал целый пул генов, которыми все совершенно свободно обменивались.

про LUCA, последнего общего предка?

Сетевая история жизни в иллюстрации Ford Doolittle.В нем была система трансляции, которая очень слабо отличалась от современной. …аминокислоты, соединенные в маленькие цепочки, довольно легко образуются абиогенным путем, без участия живых организмов, …могут помогать реакциям, которые катализируют так называемые рибозимы — каталитические РНК. И эта идея развивается примерно по такому пути: эволюция шла путем привлечения (сначала без всякого кодирования) аминокислот, потом пептидов или одновременно и аминокислот, и пептидов в этот мир РНК. И возникло то, что может служить аналогом транспортной РНК, то есть РНК-овых молекул, которые связывались с аминокислотами и выполняли некоторые каталитические функции лучше, чем другие, которые не связывались.

два базовых неродственных семейства, одно из которых отвечает за одни десять аминокислот, а другое за другие. Все они уже, насколько мы знаем, присутствовали в этом самом LUCA.Теперь, если мы построим некое эволюционное дерево для центральных доменов этих ферментов, мы увидим, что специализации этих самых аминоацил-тРНК-синтетаз предшествовала длительная эволюция самих белков. ….и только потом они стали, собственно, основой генетического кода. …на РНК.

Теперь самое интересное — как от этого перейти, собственно, к возникновению генетического кода? Многие, и мы в том числе, пытались строить некие схемы того, как это могло произойти. Они подразумевают существование некого большого РНК-фермента, который в какой-то момент переключается на синтез белка, а некоторые другие РНК становятся матричными РНК…

Железосерные кластеры Fe—S- используют в матриксе аконитазы Aco1 и Lys4, биотинсинтаза Bio2 и синтаза липоевой кислоты Lip5.

У Кунина….Изучение эволюции белковых доменов дает аргументы в пользу сложного мира РНК: взгляд сверху вниз… Современная … 60 универсальных белок-кодирующих генов и 40 генов структурной РНК, представляет собой наилучшим образом сохранившийся остаток LUCA(S) и лучшее свидетельство … (см. гл. 11). … 18 из 20 аминоацил-тРНК-синтетаз (АРСаз), несколько факторов трансляции, не менее 40 рибосомных белков и некоторое число ферментов, модифицирующих рРНК и тРНК. (Anantharaman et al., 2002).

. АРСазы образуют два класса по 10 специфичностей каждый (то есть каждый класс отвечает за распознавание и активацию 10 аминокислот), с неродственными каталитическими доменами и различными наборами вспомогательных доменов. Каталитические домены АРСаз классов I и II принадлежат, соответственно, к укладкам Россмана и биотин-синтазы[126]. Анализ эволюционной истории … огромное структурное и функциональное разнообразие белковых доменов возникло еще до того, как появилась полноценная, состоящая из РНК и белков система трансляции современного типа.

Евгений Кунин - Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции
Рис. 12-2а. Разнообразие белковых доменов, кристаллизация системы трансляции и LUCA(S): эволюция нуклеотид-связывающих доменов укладки Россмана. Указаны только достаточно хорошо изученные белки. USPA – универсальный фактор стресса А; ETFP – электронтранспортный флавопротеин; vWA – фактор фон Виллебранда А; Toprim – каталитический домен топоизомераз, праймаз и некоторых нуклеаз; ДГК – дегалогеназа галоидных кислот; Receiver – компонент двухкомпонентной сигнальной системы прокариот; TIR – широко распространенный домен белок-белкового взаимодействия в сигнальных системах прокариот и эукариот; Sir2-деацетилаза белков (в частности, гистонов). Подробное описание см. Aravind et al., 2002 и ссылки в этой статье.
Евгений Кунин - Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции
Рис. 12-2б. Эволюция нуклеотид-связывающих доменов ГТФаз и родственных им АТФаз, по данным из Leipe et al., 2002. Указаны только хорошо изученные белки. Динеин, динамин, кинезин и миозин – моторные ГТФазы и АТФазы, ассоциированные с цитоскелетом; Ras/Rho – сигнальные ГТФа-зы, ассоциированные, в частности, с эндомембранной системой эукариот; G-белки – ассоциированные с мембраной ГТФазы, функционирующие совместно с G-белок-сопряженными рецепторами; PurA и PyrG – ферменты метаболизма нуклеотидов; ArgK, аргинин-киназа, – фермент метаболизма аминокислот; Mrp и MinD – АТФазы, участвующие в клеточном делении прокариот; SRP – частица узнавания сигналов.
Эволюционный анализ обширнейшего класса фосфат-связывающих доменов (известных также как P-петли) ГТФаз, в котором множество трансляционных факторов образует компактные семейства, приводит, в сущности, к тому же …возникли сравнительно поздно (см. рис. 12-2а; Leipe et al., 2002). ГТФазы образуют лишь одну из многих больших ветвей эволюционного древа укладки, содержащей Р-петлю, которая включает огромное разнообразие белковых доменов, связывающих НТФ (нуклеозидтрифосфаты – чаще всего субстратом является АТФ, гораздо реже ГТФ и изредка – другие НТФ) и расщепляющих β-γ-фосфодиэфирную связь (см. рис. 12-2б). Эта укладка является самым распространенным доменом во всех прокариотах (Wolf et al., 1999b), и во всех реконструкциях генетического разнообразия LUCA(S) выявляется несколько десятков содержащих Р-петлю белков. Таким образом, интенсивная эволюция домена, содержащего Р-петлю, предшествовала не только LUCA(S), но и, что еще более удивительно, современной системе трансляции. Сама Р-петля (известная также под названием мотива Уолкера A[127], рис. 12-3), богатая глицином петля, оборачивающая фосфатный конец НТФ-субстрата, является наиболее консервативным мотивом среди всех белковых последовательностей, несомненно зафиксированным на самых ранних стадиях белковой эволюции (Gorbalenya and Koonin, 1989; Trifonov et al., 2006)..
Ученые разглядели, как CRISPR-Cas9 разрезал ДНКкак CRISPR-Cas9 разрезал ДНК.11.2017 в работе в режиме реального времени.

Кунин предпологает, что АРСазы первого типа произошли от древних протеинов, имеющих так называемый Walker A motif (они занимались переноской АТФ и присоединением её к другим белкам), в второго типа — от биотин синтазы… до появления рибосомного синтеза … во времена «равноправия» левых и правых аминокислот). 15.09.2012   АРСазы второго класса (см. «Кодазы помогают понять…» ) более древние и породили огромное количество генных семейств — от аминокислотных синтетаз (например, гистидина или аспарагина) до РНК и ДНК-полимераз и транспептидаз, которые нерибосомно синтезируют пептиды. первых белков до рибосомы. гомологи атипичной архейной сериновой АРСазы были найдены в геномах различных бактериальных видов, преимущественно принадлежащих группам α- и β-протеобактерий, а также некоторых представителей родов Clostridium, Bacillus и Streptomyces. на раннем дорибосомном этапе D-аминокислоты остались важны лишь как субстрат для транспептидаз пептидогликана (псевдопептидогликана архей) и тейхоевых кислот, а также пептидов-регуляторов.  АРСаз первого класса и многочисленных его функциональных гомологов — от синтаз веществ, участвующих в регуляции окислительного стресса (всяких тиолов) до пептидаз.
…в статье «Кодазы…» аргументируется их попарное расположение на древних тРНК.  29.03.2012

Обычно наиболее древней считается верхняя половина тРНК (акцептерного стебля и Т-петли) с 1-го по 7-й нуклеотид и с 49-го по 72 нуклеотид, а изначально аминокислоты кодировались не последовательностью оснований в антикодоновой петле (34-36), а так называемым протокодоновым участком акцепторного стебля (нуклеотиды номер 3-5),  если водородные связи между нуклеотидами в концевой области стеблей, действительно помогали сблизиться молекулам про-тРНК и осуществить, тем самым, реакцию соединения двух аминокислот… псевдослучайных «ди» и «поли» пептидных цепочек с регулируемыми пока ещё только в чисто статистическом смысле последовательностями аминокислотных остатков, а с другой стороны, могло помочь создать петлю обратной связи, позволившую постепенно «притереть» друг к другу различные модификации молекул про-тРНК и синтезируемые с их помощью цепочки про-протеинов, способные существенно повысить как «выживаемость» про-тРНК (например, защищая их наиболее уязвимые участки), так и эффективность их репликации. Факт посттранскрипционных модификаций некоторых нуклеиновых оснований в тРНК, и кофакторов, похожих на связку нуклеотидов с аминокислотами (SAM и т.д.) РНК могла бы формировать трёхмерный «скелет» рибозима, а точечные вкрапления аминокислот в области её активного центра обеспечивали бы непосредственный катализ реакции… как е вокруг ядра, аминорибозим. как было показано, у бактерий существует протеин, имеющий высокую степень гомологии с Gly-тРНК синтетазой, добавляющий активированную аминокислоту к «чужой» (Asp) тРНК,  не к концу её акцепторного стебля,  а в третью позицию её антикодона, где находится модифицированное нуклеиновое основание куеуозин (queuosine), мод. гуанин. возможность нахождения присоединённого таким образом глутамата и на спаренных (стебельковых) участках РНК. .. в районе антикодонного триплета. …более древний способ расположения аминокислотного остатка, по крайней мере, совмещение на физическом уровне нуклеотидного триплета и аминокислоты, им кодируемой, до разнесения их в пространстве на противоположные стороны прото-тРНК.

Другой способ возможной «инкрустации» РНК аминокислотами заключается в удержании их в петлях, образуемых РНК, за счёт водородных связей — в 1988-м году было обнаружено, что в интроне рибосомной РНК гриба тетрахимены был обнаружен петлеобразный фрагмент, способный специфически связывать аминокислоту аргинин, причём, «вздутие» одной из нитей РНК, помогающее удерживать данную аминокислоту в точности соответствовало одному из её кодонов в стандартном генетическом коде — CGA! примеры других возможных соответствий трёхнуклеотидных участков РНК и соответствующих им в стандартном генетическом коде аминокислот. в рибопереключателях  взаимодействие аминокислот с фрагментами цепочек нуклеотидов. обычно расположены на переднем конце иРНК, что геометрически как раз примерно соответствует локализации активированной аминокислоты в современных тРНК. …73-76 захватывающая аминокислоту петля, а после перемещения аминокислоты на свою современную позицию левая половинка петли стала ненужной и атрофировалась. для семи аминокислот «стандартного пула» соответствие по крайней мере одного из вариантов кодона или антикодона данной аминокислоте подтверждается . табл. 1 этой статье). А в бета-листе расстояние между аминокислотами в одной цепи от 0.30 нм (когда данный участок белка находится в складке) до 0.38 нм (когда он находится в расслабленном состоянии). ..как между нуклеотидами в двухнитиевых участках ДНК и РНК около 0.34 нм

В последовательностях рРНК нашлись рудименты тРНК всех 20 аминокислот, следы кодирования рибосомальных белков, а также ферментов, необходимых для белкового синтеза и энергетического снабжения, так что рибосомы или их предшественники могли быть промежуточным этапом между РНК-миром и клеточной жизнью.

Роберт Рут-Бернстейн (Robert Root-Bernstein) из Мичиганского университета и его дочь Мередит из Школы географии и окружающей среды при Оксфордском университете опубликовали в журнале Theoretical Biology гипотезу о возможном промежуточном звене между РНК-миром и клеточным миром, рибосомы. Если мир РНК представлял собой первичный мир самореплицирующихся макромолекул, использующий свои собственные энергетические запасы в виде фосфатов и минеральные вещества из окружающей среды, непосредственно катализировали химические реакции между агрегатами органических молекул до клеточного мира, заключившего их в микрокосме клеточных оболочек.

Способны и к репликации и к обеспечению энергией, синтезу белковых молекул, транспорту веществ, всем клеточным функциям в минимуме рибосомы из нуклеотидов и белков,  сохранив наследственные модули для саморепликации — молекулы транспортных РНК (тРНК), молекулы полимеразсинтетаз, фосфатаз.

Рут-Бернстейны решили проверить  информацию, последовательности рРНК E. coli (и 23S рРНК, и 16S рРНК, и 5S рРНК), перевели их в комплементарную форму, а затем сравнили ее с последовательностями ключевых для синтеза белков молекул: тРНК, рибосомальных белков, лигаз, синтетаз, фосфатаз, полимераз. И нашлись участки на 50–70% (цифры для двух больших субъединиц) совпали с последовательностями действующих тРНК E. coli. Нашлись для всех 20 аминокислот, из которых слагаются белки земных существ.

Разметка на 16S рРНК участков, схожих с тРНК всех 20 аминокислот (они имеют стандартные трехбуквенные обозначения); многие последовательности тРНК перекрываются, что показано наложением прямоугольников

Разметка на 16S рРНК участков, схожих с тРНК всех 20 аминокислот (они имеют стандартные трехбуквенные обозначения); многие последовательности тРНК перекрываются, что показано наложением прямоугольников. Цифры — нумерация нуклеотидов в рРНК последовательности. Рис. в Theoretical Biology

Сложатся ли эти молекулы в характерную трилистную структуру с петлями компьютерные программы вполне доступны. Складываемые в линейную молекулу с двумя петлями напоминают «линейные» тРНК в митохондриях с перекрыванием последовательностей

тРНК-подобный участок для аспарагина на 16S рРНК (A), тРНК аспарагина у E. coli (B)

тРНК-подобный участок для аспарагина на 16S рРНК (A), тРНК аспарагина у E. coli (B). Рис. из обсуждаемой статьи в Theoretical Biology

Последовательности в рРНК не в «чистом виде» дают Трансферазы и синтетазы, которые катализируют ковалентную связь между аминокислотами и тРНК, то есть загружают аминокислоты на тРНК. ДНК- и РНК-полимеразы, лигазы, которые организуют транскрипцию нуклеотидных последовательностей, то есть участвуют в репликации. Рибосомальные белки, необходимые для конструирования рибосом, и соответствующие пептидазы. Фосфатазы и другие ферменты, связанные с транспортом фосфатных групп, нужные для синтеза нуклеотидов и энергообеспечения биохимических реакций.

тРНК аланина у E. coli (A) и тРНК-подобный участок для аланина на 23S рРНК (B): линейная структура с двумя петлями

тРНК аланина у E. coli (A) и тРНК-подобный участок для аланина на 23S рРНК (B): линейная структура с двумя петлями. Рис. из обсуждаемой статьи в Theoretical Biology

вероятность присутствия именно этих белков в 4–5 раз выше, чем любых других.  на 16- и 23S рРНК примерно одинаковы, около трети сходства приходится на активные центры ферментов. А если исключить белки с неизвестной функцией, то  55%, т.е. больше половины сохранившейся в рРНК информации составляют рабочие элементы белкового синтеза.

Выявленные в рРНК (23S, 16S, 5S) последовательности различных функциональных классов белков: рибосомальных белков (красный цвет), синтетаз (голубой), полимераз (темно-зеленый), фосфатаз (розовый)

Выявленные в рРНК (23S, 16S, 5S) последовательности различных функциональных классов белков: рибосомальных белков (красный цвет), синтетаз (голубой), полимераз (темно-зеленый), фосфатаз (розовый). Другими цветами показаны последовательности со смешанным составом,  интерпретируют двояко. Определения этих белков даны для 6 рамок считывания, тРНК показаны в двух вариантах прочтения: как продукт простой нарезки и редактирования рРНК последовательности и как продукт трансляции; 6S рРНК обоих , 23S — в основном трансляцию. Рис. Theoretical Biology

Всё это позволяет предположить, что рибосомы предшествовали клеточной жизни, как доклеточные структуры, способные к автономной саморепликации, из коротких простых кусочков РНК (см. Тайна происхождения рибосом разгадана?).

если в рРНК других бактерий отыщутся тРНК-подобные участки, сходство в тРНК-участках, последовательности рРНК-связанных ферментов, выявленные для E. coli,  усилит гипотезу. И если синтезировать пептиды, закодированные в рРНК-последовательностях, и они докажут свою работоспособность, появится реальная база для изучения самых древних, доклеточных, этапов становления жизни.

Источник: Meredith Root-Bernstein, Robert Root-Bernstein. The ribosome as a missing link in the evolution of life // Journal of Theoretical Biology. 21 February 2015. V. 367. P. 130–158 (доступен также полный текст статьи — PDF, 9 Мб).Елена Наймарк «Элементы»

Нам представляется, что эта идея отражения основных функций и структур в реальных рибосомах представляет будущее и аналог биогенетического закона, как связь триады эволюции, эмбриологии и истории (Ламарка, Кювье и Сент-Илера в н.19 в.).

 

 

О некодирующих RNAs, каталогизировали более 25 000 генов с инструкциями для некодирующих РНК в геноме человека или генетической инструкции (SN: 10/13/18, p. 5). Это больше, чем примерно 21 000 генов, которые кодируют белки — менее 2 процентов ДНК в геноме человека. Большая часть остального генома скопирована в некодирующие RNAs, и подавляющее большинство из них еще не было охарактеризовано, говорит Пьер Паоло Пандольфи из Бостонского медицинского центра Бет Исраэль. «Мы не можем продолжать изучать только два тома Книги жизни. Нам действительно нужно изучить их все.”

Не бесполезный мусор. «Я считаю, что есть сотни, если не тысячи, некодирующих РНК, которые имеют функцию, — говорит молекулярный биолог Гарвардского университета Джинни Ли. …участвуют в каждом этапе генной активности, от включения и выключения генов до настройки конечных белковых продуктов. в 1990-х годах, говорит Ли, ученые думали, что только белки могут включать и выключать гены. теперь признаны двигателями : длинные некодирующие РНК, lncRNAs, защищают опухоли, отгоняя противоопухолевые препараты. JAMES PROVOST работающие tRNAs … остатками снятых с эксплуатации тРНК. Но фрагменты Бао длиной около 30 баз, точно вырезается из тРНК, когда RSV заражает клетки, помогают инфекции вируса, два фрагмента помогают вирусу сделать копии себя в клеткахжурнал общей вирусологии, 2017…фрагменты tRNA также могут повысить восприимчивость организма к вирусу. воздействие некоторых тяжелых металлов, через загрязнение воздуха или воды, может производить фрагменты тРНК , которые вызывают воспаление,  восприимчивость к респираторным инфекциям, таким как RSV.

Жертвовать зараженными клетками

Другой тип РНК может помочь защитить от заражения определенными вирусами, включая герпесвирус. Вирусолог Britt Glaunsinger — вирусы манипулируют клетками хозяина, контролируя РНК в клетке, транспозонами, подвижными участками ДНК, которые могут перепрыгивать из одного места в другое в геноме, составляют почти половину всей ДНК в геноме человека ( SN: 5/27/17, p. 22). “Мы склонны думать о [транспозонах] как о паразитах и вещах, которые наши собственные клетки постоянно пытаются закрыть”, — говорит Глонсингер, исследователь медицинского института Говарда Хьюза в Калифорнийском университете в Беркли. Это потому, что некоторые реликвии древних вирусов. «Хотя они, возможно, изначально были плохими, некоторые из них могут быть действительно полезны для нас”, из син-коротких перемежающихся ядерных элементов, люди имеют больше чем миллион одного типа син- элементы Alu. Мыши имеют похожие B2s. син-транспозоны делают РНК копии себя. Эти SINE RNAs не несут инструкции для построения белков и в одиночку не позволяют транспозонам прыгать вокруг генома, но могут защитить от вирусных инфекций.

BLOW IT UP  In cells infected with herpesvirus, production of RNAs copied from a class of transposons called SINEs may slate the cells for death. Killing infected cells may head off the virus’s spread.  disease-causing version of tau, they also have lower than normal levels of piRNAs, Frost and colleagues reported in August 2018 in Nature Neuroscience. “Both arms of control are messed up,” Frost says. Brains of people who died with Alzheimer’s disease or supranuclear palsy, another tau-related disease, also show signs that transposons were making extra RNA, suggesting that when tau goes bad, it can beat piRNA’s defenses… genetically boosting piRNA production in flies or giving a drug that stops transposon hops reduced nerve cell death in the insects. The researchers are preparing to test the drug in mice prone to a rodent version of Alzheimer’s disease. The team is also examining human brain tissue to see if the increase in transposon RNAs actually leads to transposon jumping in Alzheimer’s patients. If transposons don’t hop more than usual, the finding may suggest that transposon RNAs themselves can cause mischief — no jumping necessary.

This story appears in the April 13, 2019 issue of Science News with the headline, «The Secret Powers of RNA: Overlooked molecules play a big role in human health.»

Citations

A. C. Bester et al. Интегрированный геномный подход CRISPRa для функционализации lncRNAs в лекарственной резистентности Сотовый . Том. 173, апрель 19, 2018, p. 649. doi: 10.1016 / j.сотовый.2018.03.052.

B. Quattrochi et al. МикроРНК кластера мир-17~92 регулируют множественные аспекты развития и прогрессирования опухоли поджелудочной железы . Oncotarget. Том. 8, March 16, 2017, p. 35902.

J. Zhou et al. Идентификация двух новых функциональных фрагментов, полученных tRNA, индуцированных в ответ на респираторную синцитиальную вирусную инфекцию Журнал общей вирусологии . Том. 98, Июль 15, 2017, p. 1600 doi: 10.1099 / jgv.0.000852.

J. М. Такер и Б. A. Glaunsinger. Ретротранспозоны, индуцированные вирусами ДНК: синус инфекции? Вестник вирусологии . Том. 91, Сентябрь 20, 2017, p. e00982-17. doi: 10.1128 / JVI.00982-17.

J. Karijolich, E. Абернати и Б. A. Glaunsinger. Инфекционно-индуцированные ретротранспозон-производные некодирующие РНК усиливают экспрессию герпетического гена через путь NF-kB PLOS патогены . 19 ноября 2015. doi: 10.1371 / journal.Амидофосфорибозилтрансфераза.1005260.

S. Liu et al. Фрагмент РНК тРНК играет важную роль в механизме клеточных реакций, индуцированных арсенитом Научные Доклады . 15 ноября 2018. doi: 10.1038 / s41598-018-34899-2.

W. Sun et al. Патогенное тау-индуцированное истощение Пирны способствует смерти нейронов за счет транспозируемой дисрегуляции элементов в нейродегенеративных тауопатиях Неврология Природы . Том. 21, August 2018, p. 1038. doi: 10.1038 / s41593-018-0194-1.

Further Reading

T. H. Saey. Пересчет человеческих генов увеличивает число по крайней мере до 46 831 Новости Науки . Том. 194, October 13, 2018, p. 5.

T. H. Saey. Крошечные кусочки РНК могут вызвать боль и зуд . Новости Науки Онлайн, 13 Августа 2018.

T. H. Saey. Скачущие гены играют большую роль в том, что делает нас людьми Новости Науки . Том. 191, May 27, 2017, p. 22.

T. H. Saey. Пропал Линк Новости Науки . Том. 180, December 17, 2011, p. 22.

T. H. Saey. Маленькие помощники рака Новости Науки . Том. 178, Август 28, 2010, p. 18.

У Кунина идеи о том, что достаточно сложные системы (разумеется, не все элементы сразу) могли возникнуть сугубо случайно…однажды — вся клеточная жизнь имеет именно единое происхождение, и в особенности генетический код и система трансляций. … за что вас и ругают и хвалят очень разные люди. ..увязку случайного происхождения жизни с антропным принципом.  отзывы на эту вашу статью, много креационистов…

 

В интернете появилась новая база данных по продолжительности жизни позвоночных AnAge — самая полная и точная, «Элементы», 15.06.2009; Гренландская акула живет 400 лет, «Элементы», 08.09.2016). варьирует у разных представителей одного и того же вида, в том числе даже у генетически идентичных особей. изменения условий среды, таких как температура или рацион питания, а также мутации ряда генов, могут сокращать или продлять жизнь.: У червя Caenorhabditis elegans старение легко замедлить или ускорить, но трудно изменить его траекторию, «Элементы», 02.02.2016; Продолжительность жизни зависит от баланса аминокислот в пище,

Химия by ThoiSoi АСТ вышла простая и красочная книга по химии известного научпоп-блогера 

В МГУ спец.по ПС 2012 Дело об увольнении И.П.Менделеева  Софронов В.Бабаев Е. в журнале Сибирские огни, № 1, с. 147-165  2017 АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (TRITICUMAESTIVUM L.) ПРИ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН ХИМИЧЕСКИМ МУТАГЕНОМ ФОСФЕМИДОМ  Боме Н.А.Вайсфельд Л.И.Бабаев Е.В.Боме А.Я.Колоколова Н.Н.  в журнале Сельскохозяйственная биология, издательство Редакция журнала «Сельскохозяйственная биология» (Москва), том 52, № 3, с. 570-579 2016 Синтез и изучение нейротропной активности 6,8-диаминопроизводных пирано[3,4-с]пиридинов

выражение «антропный принцип» крайне неудачно, и более серьезные люди, вообще говоря, предпочитают  «Observational Bias» (ошибка наблюдателя). Звучит намного менее сексуально, но…Но по-русски перевода нет, видимо.

По поводу физики и МММ полезна Критика чистой инфляции: ломают копья физики ранней Вселенной

the 100th anniversary of Francis Crick’s birth and the 50th anniversary of Crick’s 1968 classic paper on the evolution of the genetic code [,]. Compared to Crick’s momentous contribution to the understanding of DNA structure and replication [,], and then the principles of protein translation [,]. Crick propounded the frozen accident scenario for the evolution of the genetic code along with the hypothesis that the early translation system consisted primarily of RNA. …notable features of the standard code, such as high robustness to errors, but failed to develop a compelling explanation for codon assignments. In particular, stereochemical affinity between amino acids and the cognate codons or anticodons does not seem to account for the origin and evolution of the code. Here, I expand Crick’s hypothesis on RNA-only translation system by presenting evidence that this early translation already attained high fidelity that allowed protein evolution. I outline an experimentally testable scenario for the evolution of the code …amino acids are recognized via unique sites in the tertiary structure of proto-tRNAs, rather than by anticodons, expansion of the code via proto-tRNA duplication, and the frozen accident.

 standard genetic code (SGC) is virtually universal among extant life forms. ..likely results from the combination of a frozen accident, i.e., the deleterious effect of codon reassignment in the SGC, and the inhibitory effect of changes in the code on horizontal gene transfer. The structure of the SGC is nonrandom and ensures high robustness of the code to mutational and translational errors. .. likely a by-product of the primordial code expansion driven by the diversification of the repertoire of protein amino acids, rather than a direct result of selection. Phylogenetic analysis of translation system components, in particular aminoacyl-tRNA synthetases, … experimentally testable scenario for the evolution of the code that combines recognition of amino acids by unique sites on proto-tRNAs (distinct from the anticodons), expansion of the code via proto-tRNA duplication, and frozen accident. …November 23, 2017.

Igor B. Rogozin, Frida Belinky, Vladimir Pavlenko, Svetlana A. Shabalina, David M. Kristensen, Eugene V. Koonin

с 15,…в биологическом классе (школа №135, в самом центре Москвы), …страх на биофак …антисемитская государственная политика,…кафедра вирусологии, куда я определился, и кафедра молекулярной биологии.  В 1973 году мы разделили первую премию на биологической олимпиаде среди десятиклассников с небезызвестным теперь Алексеем Кондрашовым… — городская биологическая олимпиада, …Первый тур был просто на знания, как контрольная работа, но с интересными вопросами, …второй тур …ходить по всяким специализированным кабинетам на биофаке и проявлять какое-то более практическое знание конкретных областей. Например, определять птичек по чучелу (или, как тогда говорили, по тушкам) или на что-то в микроскоп смотреть….третий тур — собеседование с кем-то из профессоров. …Сейчас в Америке с этим довольно хорошо поставлены дела. Есть несколько исключительно престижных, серьезных конкурсов, таких как Westinghouse competitionSiemens CompetitionIntel Competition. В основном это математика, особенно вычислительная, но есть и биология. Кроме того, ездят школьники и на международные олимпиады, особенно, конечно, по математике и физике. Про биологию как-то не слышал….magnet schools), на лето идти работать в университеты или научные институты …прекрасные программисты, в частности. У меня в лаборатории были случаи, когда такой студент до поступления в университет успевал напечатать 2–3 статьи.  О влиянии…мама работала всю жизнь в Библиотеке иностранной литературы (весьма знаменитая в советские годы как рассадник либерализма ВГБИЛ),…прямо в оригинале, по-английски. …мне попались в руки ранние статьи по молекулярной эволюции, написанные Эмилем Цукеркандлем и Лайнусом Полингом (Zuckerkandl and Pauling), …чувствовал, что это и есть то, чем хотелось бы в жизни заниматься,…профессор Вадим Израилевич Агол с кафедры вирусологии был моим руководителем как на дипломной работе, так и диссертационной и потом еще несколько лет. И конечно, я перед ним в совершенно неоплатном долгу. ..О временах.  Я поступил на биофак в 1973 …высылка Солженицына и…история партии …В Советском Союзе всегда был упор на тяжелую промышленность, в некотором смысле в лабораториях тоже. Закупали что-то большое и тяжелое.

О науке в России и за рубежом…четыре года колледжа — это время, когда большинство людей не решают, что они будут делать со своей жизнью. …Общество Макса Планка со своими институтами, которые уже не связаны с университетской системой, но все равно …странная организация, когда Академия наук является одновременно административным центром. …проверенная веками университетская система, где идет подготовка молодых ученых одновременно с собственно научной работой, работает намного лучше. Об эмиграции…в 1989 году, этот занавес внезапно рухнул. И вот я поехал на пару конференций. Одна из них проходила в 1990 году, это был Вирусологический конгресс в Западном Берлине. …удалось наметить решение некоторой проблемы с одним коллегой, я получил приглашение приехать на три месяца в Штаты, в Техас. И, в общем, это реализовалось весной 1991 …компьютерной молекулярной биологией, эволюционной геномикой …— центр биотехнологической информации (имеется в виду National Center for Biotechnology Information. …предложение на два года. …в любые времена, последние 2–3 тысячи лет, принято говорить, что раньше было хорошо, трава была зеленей намного, а теперь становится плохо, особенно когда человек уже немолод. Но …специализация …скорость получения действительно новой информации возрастает с какой-то поразительной, гиперэкспоненциальной скоростью. В течение XX века было несколько волн, когда физики, в том числе очень сильные физики-теоретики, двигались в направлении биологии. ..Биология за последние 15–20 лет стала абсолютно другой. Дело в том, что мы сейчас можем прочитать геном любого организма, …знаменитый проект «Геном человека», развивавшийся в конце прошлого тысячелетия, и все сопутствующие ему проекты — это просто гигантская революция …mad scientist Альберт Эйнштейн, высовывающий язык, — это уже анахронизм. …сливаются с экологией, потому что можно брать материал просто из любого участка среды: воды, почвы, сточных вод, воздуха — откуда угодно и определять, кто там живет, секвенировать их геномы.

…индекс Хирша как единственный показатель продуктивности ученых, то это получается ерунда,…опубликовали мало статей, достойной оценки не получают. Однако это легко учесть, принимая во внимание общее число цитирований…сильно ценят публикации в элитных журналах, что показатель, кстати сказать, более сомнительный, чем эти количественные. …психология непризнанного гения. Мне она кажется неплодотворной.

…«Логика случая». Сейчас я дописываю еще одну, она посвящена вирусам и их эволюции. Как я уже говорил, нет смысла переводить ее на русский: язык научного сообщества — английский.. Это он сказал и в Киеве 6.10.2017.

Мы предлагали ему связать с идеями серного мира и ред-окс связей Уотсона.

Выбор при УФ доказал большую стабильность нуклеотидов, получаемых простой конденсацией формамида HCONH2 или HCN (A=(HCN)5+(CHOH)5

Следуя команде Сазерленда после (D. Ritson & J. D. Sutherland, 2012. Prebiotic synthesis of simple sugars by photoredox systems chemistry) (СНОН)п=2-3 — гликольальдегид и глицеральдегид из цианистого водорода на свету в присутствии сероводорода и двухвалентной меди, дают и α-аминонитрил — предшественник аминокислот глицинасеринааланина и треонина (D. Ritson & J. D. Sutherland, 2013. Synthesis of Aldehydic Ribonucleotide and Amino Acid Precursors by Photoredox Chemistry). На рис. 2a зелеными стрелками.

Рис. 2. Схема реакций, в которой взаимоувязан синтез пиримидинов, аминокислот и липидов

Рис. 2. Схема связи синтеза пиримидинов, аминокислот и липидов. Синтез цитидинов и уридинов показан синими стрелками в голубом блоке (a), зелеными стрелками в голубом блоке показан синтез сахаров (гликольальдегида) из цианистого водорода; розовым и бежевым блоками (c и d) показан при участии Cu (I) или сероводорода и Cu (II) синтез аминокислот; зеленый блок (b) — предшественники липидов и аминокислоты.  Nature Chemistry

трансформации глицеральдегида в фосфатном буфере — должен был теоретически получиться более стабильный трехуглеродный изомер, с хорошим выходом продукта (59%) преобразовывался в дигидроксиацетон, в присутствии сероводорода на свету расщепляется на ацетон и глицерол. С катализатором (цинком) получатся глицерол-1-фосфат и глицерол-2-фосфат — предшественники липидов (71%). Если чередовать освещение и темноту, ацетон дает  аминокислоты — валин и лейцин. Из цианистого водорода и ацетилена в присутствии различных соединений меди и сероводорода могут быть также синтезированы аминокислоты аргининпролинаспарагинаспартатглутамин и глутамат, и цианоацетилен,  для синтеза пиримидинов.Во времена катархея, поздней метеоритной бомбардировки углеродистое вещество метеоритов соединялось с атмосферным азотом, в цианистый водород. Из метеоритного шрейберзита — железо-никелевого фосфида — при импактных высокоэнергетических событиях получались фосфаты. В присутствии воды  железо образует ферроцианид, взаимодействуя с калием, натрием, кальцием образовывал соответствующие цианиды, углерод и карбиды, при их растворении и нагревании цианамид, ацетилен. Узлы связывает мостик, который химики назвали цианосульфидным протометаболизмом.  Bhavesh H. Patel, Claudia Percivalle, Dougal J. Ritson, Colm D. Duffy & John D. Sutherland. Common origins of RNA, protein and lipid precursors in a cyanosulfidic protometabolism // Nature Chemistry. Published online 16 March 2015. DOI: 10.1038/NCHEM.2202.Елена Наймарк

См.также НИИ физико-химической биологии МГУ, курс лекций- М.А.Никитин на Летней экологической школе с 2010 : базовые факты о биогенезе —Элементы жизни: почему не кремний и не фторИстория вопросаПроблема хиральной чистоты

смесь сульфидов железа и никеля, с водой и следами селена, угарный газ и сероводород дает  органическое вещество — ацетат: CO + H2S → CH3COOH + CH3SH- метантиол, производящий и ацетилтиоэфир: 2CH3SH + CO → CH3CO(SCH3) + H2S — как можно почитать у LUCA (см. раздел Древним аналогом Ацетил-СоА мог служить ацетилтиоэфир),  Рис. 5 метильную группу  как некий упрощённый аналог, пожалуй, самого вездесущего биологического кофермента — CoA).  у современных бактерий ацетогенов и метаногенов комплекс Acetyl-CoA в итоге преобразуется в Aсуtyl-P,  в эфирной связи запасается на треть больше энергии, чем  АТФ, с ферментом фосфотрансацетилазой, кофактором выступает калий, а натрий наоборот её ингибирует… механизм «откачки» натрия  для увеличения эффективности фосфорилирования молекулы Acetyl-CoA до других целей (натриевые АТФ-синтазы, катализ рибосомного синтеза протеинов… про реакции переноса фосфатной группы и зависимость их эффективности от наличия в растворе ионов калия см. здесь),  ацентилтиоэфир по крайней мере в некоторых реакциях может заменять CoA, и в неживой природе. концентрация его является универсальным индикатором, переключающим функционирование клетки из режима роста в режим сбережения энергии и наоборот (подробнее см. здесь), регуляторный контур  на заре появления жизни.  Рис. 1 приведена схема типичного цикла трикарбоновых кислот вместе с основными органическими молекулами, синтезируемыми в процессе его круговорота.

 

Рис. 1. Круговорот органических молекул в клеточном цикле трикарбоновых кислот, отсюда.

LUCА. Рис. 3 этой статьи …Если абиогенный путь от ацетилтиоэфира (как аналога ацетил-КоА) до оксалоацетата ещё до появления механизмов репликации ДНК/РНК,  в этой статье, архаичный цикл фиксации углерода состоит из двух конкурирующих , зависит от степени кислотности среды.  окислительных к восстановительным … автокаталитичности, к экспансии и «захвату» окружающих районов, абиогенный «насос», синтезируя оксалоацетат?  трансформировать ацетилтиоэфир в пируват, а потом за счёт источника энергии в виде АТФ или пирофосфата …фермента пируват-ферроредоксин оксидоредуктазы…»приклеивает» к ацетилу молекулу углекислого газа,  коферментов КоА и железо-серный кластер (Fe+3 в восстановленное Fe+2). ..катализируют очень многие реакции цикла Кребса. …попросту повторяют структуру фрагментов кристаллических решёток широко встречающихся в природе минералов, так что могут рассматриваться просто как захваченные белками мельчайшие фрагменты породы, растворённые в воде. … соответствующей статье LUCA. в митохондриях животных — пируваткарбоксилазой. эндотермически, за счёт гидролиза одной молекулы АТФ), а в качестве активного центра фермента в реакции выступает биотин… Жирные кислоты «хвоста», в скелете еще 7 атомов углерода, 2 атома азота, один атом кислорода и один атом серы …гипотеза возникновения жизни, как процесса постепенно усложняющейся сети устойчивых к внешним возмущениям автокаталитических реакций

Жизнь создаёт планеты? Валерий Снытников, Валентин Пармон

защитные функции, предохраняя «оголённые» однонитиевые участки РНК от гидролиза и других нежелательных реакций. … сейчас выполняют при репликации ДНК ssb белки.  самый большой универсальный оперон, содержащийся в геноме практически всех прокариот, состоит в основном из генов, кодирующих белки, необходимые для сборки рибосомы, транскрипции и трансляции. … для репликации ДНК, не образуют оперона, они разбросаны по всей хромосоме…. «кристаллизация» генов хромосомы могла начаться именно с её «рибосомного» участка. … ассоциированные с рибосомой протеины могли совмещать «каркасообразующие» рибосому функции с каталитическими.

следующий гипотетический сценарий ранних этапов эволюции.

1. В условиях умеренно восстановительной среды и энергии синтезируются органические молекулы, аминокислоты, сахара, углеводороды, жирные кислоты, нуклеотиды.

2. частично полимеризуются, естественный отбор указанных комплексов,  катализировать реакции, приводящие (прямо или косвенно) к синтезу собственных копий, либо увеличению степени их устойчивости к эффектам распада (деградации).

3. РНК длиной в несколько десятков нуклеотидов, предшественник современных тРНК) оказывается способной как к неферментативной саморепликации (через синтез комплиментарной копии), так и к катализу цепочек, состоящих их двух или более аминокислотных остатков.

4. Начинает действовать дарвиновский отбор, происходит селекция молекул прото-тРНК с удерживаемыми ими в петлях, на концах стеблей и/или другим способом аминокислотами на предмет выживаемости в условиях ограниченных ресурсов (свободных нуклеотидов, аминокислот и т.д.).

5.  отбор и мутации при копировании РНК приводит к постепенному улучшению скорости и точности репликации аминорибозимов. в современных РНК полимеразах в активном центре фермента располагаются три остатка аспаргиновой кислоты (см. например, здесь), с ионом магния. …постепенное»обрастание» взаимодействующих при образовании пептидной связи прото-тРНК дополнительными петлями, аминокислотами и небольшими белками могло в результате пошаговой эволюции привести к появлению большой единицы рРНК. …следы в интронах ..

6. Отделение рибосомных протеинов от их собратьев, выполняющих метаболические функции, начало их независимой эволюции и окончательный разрыв (в том числе, чисто механический, в смысле отсоединения от тела рибосомы) «метаболической» компоненты от «рибосомной», появление малой единицы рРНК и «классической» трансляции белков. Начало собственно клеточной эволюции.  Автор Combinator Список публикаций >>scorcher.ru/theory..

Джефри Бада (Jeffrey L. Bada) доктора химических наук получил в Университете Калифонии в 1968 году. Его научным руководителем был знаменитый Стэнли Миллер. из первых разработчиков детектора марсианской органики (MOD), созданного для обнаружения аминокислот и других органических соединений непосредственно на поверхности Марса. Он занимался разработкой и других космических детекторов в рамках грантов НАСА, в частности руководил работой международной группы ученых по созданию детектора Юри, предназначенного для поисков следов как исчезнувшей, так и сохранившейся жизни на Марсе.

Холдейн- автор теории ферментов, в статье 1929, после Опарина

В МГУ спец.по ПС 2012 Дело об увольнении И.П.Менделеева  Софронов В.Бабаев Е. в журнале Сибирские огни, № 1, с. 147-165 2017 АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ (TRITICUMAESTIVUM L.) ПРИ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН ХИМИЧЕСКИМ МУТАГЕНОМ ФОСФЕМИДОМ  Боме Н.А.Вайсфельд Л.И.Бабаев Е.В.Боме А.Я.Колоколова Н.Н.в журнале Сельскохозяйственная биология, издательство Редакция журнала «Сельскохозяйственная биология» 2016 Синтез и изучение нейротропной активнос

 

Максим Биловицкий «Увлекательная химия металлов и их соединений» АСТ Химия by ThoiSoi АСТ вышла простая и красочная книга по химии известного научпоп-блогера

Химия by ThoiSoi
51:29  Введение в онкогеномику и анализ омиксных данных в онкологии | Михаил Пятницкий2
Обзор биоинформатических компаний в России и мире | Андрей Афанасьев (iBinom)
1:13:32  Введение в биоинформатику | Александр Предеус (Институт биоинформатики)Институт биоинформатики  Количественная генетика история и перспективы | Юрий Аульченко  Гомологичный фолдинг белков | Павел Яковлев (BIOCAD)

Введение в биоинформатику | Александр Предеус (Институт биоинформатики)

 Как перестать медитировать и начать моделировать | Артур Залевский (МГУ

2016Летняя школа «Медицинская биоинформатика», Санкт-Петербург, 25 – 30 июля
Фотографии | Отчет | Материалы | Участники | Лекторы

2015Летняя школа по биоинформатике, Москва, 20 – 25 июля
Фотографии | Отчет | Материалы | Участники | Лекторы

2014Летняя школа по биоинформатике, Санкт-Петербург, 27 июля – 1 августа
Фотографии | Отчет | Материалы | Участники | Лекторы

2013Летняя школа по биоинформатике, Москва, 29 июля – 4 августа
Фотографии | Отчет | Материалы | Участники | Лекторы