« Biologia molekularraren dogma nagusia DNAtik proteinara RNAren bidez informazio sekuentzialaren hondakin-hondar transferentzia zehatza da. Dio informazio hori DNAtik proteinara norabide bakarrekoa dela eta ezin dela proteinatik proteinara edo azido nukleikora transferitu» (Crick F., 1970).
Stanley Millerrek esperimentuak egin zituen 1952an eta beste bat 1959an Lurraren ingurune primordialean bizitzaren jatorria ulertzeko eta deszifratzeko, eta 2007ra arte bizi izan zen. Bere garaian, DNA molekula biologiko garrantzitsutzat hartzen zen , hain zuzen ere molekula biologikorik garrantzitsuena informazio-polimeroari dagokionez. Hala ere, badirudi Millerrek erabat ahaztu zuela "azido nukleikoekin lotutako informazio-molekula" aipatu zuenik bere lanetan eta gogoetetan.
Millerren esperimentuaren alderdi bitxi bat da zergatik ez zuen azido nukleikoen informazio-polimeroa bilatu Lurraren hasierako baldintzetan, eta aminoazidoetan bakarrik zentratu zen? Fosfato aitzindaririk erabili ez zuelako ote da, nahiz eta fosforoa litekeena den sumendi-erupzio primitiboen baldintzetan egotea? Edo proteina informazio-polimeroa bakarrik izan zitekeela pentsatu zuen eta, beraz, aminoazidoak bakarrik bilatu zituen? Konbentzituta al zegoen proteina bizitzaren jatorriaren oinarria zela eta, beraz, aminoazidoen existentzia bakarrik bilatu zuen bere esperimentuan, edo proteinek giza gorputzeko funtzio guztiak betetzen dituztela eta fenotipikoki garenaren oinarria direla eta, beraz, azido nukleikoak baino garrantzitsuagoak direla, garai hartan pentsatuko zuen bezala?
Duela 70 urte proteinei eta haien funtzionaltasunari buruz asko ezagutzen zen eta garai hartan azido nukleikoei buruz gutxiago. Proteinak gorputzeko erreakzio biologiko guztien erantzule direnez, horregatik informazio-eramaile izan behar zutela pentsatu zuen Millerrek; eta, horregatik, proteina-blokeak soilik bilatu zituen bere esperimentuetan. Sinesgarria da azido nukleikoen eraikuntza-blokeak ere sortu izana, baina tresneria sofistikatu faltagatik detektatu ezin izan diren aztarna kopuruetan egotea.
DNAren egitura urtebete geroago, 1953an, agerian geratu zen, DNAren egitura helize bikoitza proposatuz eta bere erreplikazio-propietateaz hitz eginez. Horrek Francis Crick zientzialari ospetsuak 1970ean idatzitako "Biologia Molekularraren Dogma Zentrala " sortu zuen! 1 Eta zientzialariak hain sintonizatu eta konbentzitu ziren dogma zentralarekin, ezen ez baitzuten atzera begiratu Lurraren baldintzetan azido nukleikoen aitzindariak.
Badirudi istorioa ez dela Millerrekin amaitzen; badirudi inork ez duela azido nukleikoen aitzindaririk bilatu Lurreko baldintzetan denbora luzez – oso harrigarria den zerbait zientziaren fase azkar honetan. Adeninaren sintesiaren txostenak badaude testuinguru prebiotiko batean 2 , baina nukleotidoen aitzindarien sintesi prebiotikoari buruzko txosten esanguratsuak Sutherland-ek egin zituen 3 2009an eta aurrerago. 2017an, ikertzaileek 4 Miller eta Urey-k RNA nukleobaseak ekoizteko erabilitako antzeko murrizketa-baldintzak simulatu zituzten, deskarga elektrikoak eta potentzia handiko laser bidezko plasma-inpaktuak erabiliz.
Millerrek proteina informazio-polimero gisa pentsatu izan balu, orduan galdera sortzen da: "Proteina benetan informazio-polimero bat al da?". "Dogma zentralaren" nagusitasunaren ia mende erdi baten ondoren, Kooninen 2012ko 5. artikulua ikusten dugu , "Dogma zentralak oraindik zutik al dago?" izenekoa. Prioiaren istorioa, gaixotasunak eragiten dituen proteina gaizki tolestu bat, adibide ona da. Zergatik ez du gorputzean gaizki tolestutako prioi proteinak erantzun immunologikoa eragiten eta/edo sistematik ezabatzen da? Horren ordez, gaizki tolestutako proteina honek antzeko beste proteina batzuk "txar" bihurtzen hasten da, CZD gaixotasunean gertatzen den bezala. Zergatik "proteina onak" beste proteina "txarrak" gaizki tolestu behar direla gidatzen/diktatzen ditu eta zergatik ez du zelulen makinariak hori geldiarazten? Zer informazio du gaizki tolestutako proteina honek antzeko beste proteinetara "transferitzen" dena eta modu irregularrean jokatzen hasten direna? Gainera, prioiek propietate oso ezohikoak erakusten dituzte, bereziki erresistentzia apartekoa azido nukleiko molekula txikienak ere inaktibatzen dituen tratamenduarekiko, hala nola UV erradiazio dosi altua 6 . Prioiak 100 °C-tik gorako tenperaturetan aurrez berotuz eta ondoren detergenteen presentzian tratamendu entzimatikoa eginez suntsitu daitezke 7.
Legamiarekin egindako ikerketek erakutsi dute prioi proteinek prioiak zehazten dituen domeinu desordenatu bat dutela, eta horrek proteina onetik "txarrera" igarotzea eragiten duela 8. Prioiaren konformazioa espontaneoki sortzen da maiztasun baxuan (10-6 ordenan) 9 eta prioi egoerara eta egoeratik aldatzea areagotu egiten da estres baldintzetan 10. Mutanteak prioi gene heterologoetan isolatu dira, prioien eraketa-maiztasun askoz handiagoarekin 11.
Goiko ikerketek iradokitzen al dute gaizki tolestutako prioien proteinek informazioa beste proteinetara pasatzen dutela eta agian DNAra itzul daitezkeela prioien geneetan mutazioak abiarazteko? Prioien mendeko herentzia fenotipikoaren asimilazio genetikoak posible izan daitekeela iradokitzen du. Hala eta guztiz ere, orain arte, alderantzizko itzulpena (proteina DNArako) ez da aurkitu eta badirudi oso zaila izango dela inoiz deskubritzea, dogma zentralaren eragin handiagatik eta ahalegin horietarako balizko finantzazio faltagatik. Hala ere, pentsa daiteke proteinatik DNAra informazioa transferitzeko kanalaren azpian dauden mekanismo molekularrak alderantzizko itzulpen hipotetikotik guztiz desberdinak direla eta uneren batean ager daitezkeela. Galdera zaila da honi erantzutea, baina, zalantzarik gabe, ikerketa-espiritu askea zientziaren bereizgarria da eta dogma edo kultu batekin ezkontzea zientziaren anatema da eta komunitate zientifikoaren pentsamendua programatzeko ahalmena du.
***
References:
1. Crick F., 1970. Biologia Molekularraren Dogma Zentrala. Nature 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey eta haratago: Zer ikasi dugu erreakzio prebiotiko organikoen sintesiari buruz azken 60 urteetan? Lurraren eta Planetaren Zientzien Urteko Berrikuspena. 41. liburukia: 207-229 (Bolumenaren argitalpen data 2013ko maiatza) Lehen aldiz sarean argitaratua Aurrerapen Berrikuspen gisa 2013ko martxoaren 7an. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. eta Sutherland, J., 2009. Aktibatutako pirimidina erribonukleotidoen sintesia baldintza prebiotikoki sinesgarrietan. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Nukleobaseen eraketa Miller-Urey atmosfera erreduzitzaile batean. PNAS 2017ko apirilaren 25a 114 (17) 4306-4311; lehen aldiz argitaratua 2017ko apirilaren 10ean. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. Dogma zentralak zutik jarraitzen al du?.Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: Scrapie prioi purifikatuek UV erradiazioaren bidezko inaktibazioari aurre egiten diote. J Virol. 1987, 61 (1): 159-166. Eskuragarri online hemen: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. Prioien Proteinaren Degradazio Entzimatikoa Infektatutako Behi eta Ardietatik Garuneko Enborran. The Journal of Infectious Diseases, 188. liburukia, 11. alea, 2003ko abenduaren 1a, 1782–1789 orrialdeak. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: Natiboki tolestutako legamia prioi monomero batek egitura kolapsatu eta azkar fluktuatzen diren multzo bat hartzen du. 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: Legamian proteina mutatzaile baten frogak: Hsp70-rekin erlazionatutako chaperona ssb-ren eginkizuna [PSI] prioiaren eraketan, egonkortasunean eta toxikotasunean. 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: Prioiak, proteinen homeostasia eta fenotipo-aniztasuna. 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: Legamia prioien de novo eraketarako garrantzitsuak diren faktore zelularrak. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (5. zatia): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
Erantzunak itxita daude.