'' Dogma pusat molekul biologi berurusan dengan pemindahan sisa-demi-residu terperinci maklumat berurutan daripada DNA kepada protein melalui RNA. Ia menyatakan bahawa maklumat tersebut adalah satu arah daripada DNA kepada protein dan tidak boleh dipindahkan daripada protein kepada sama ada protein atau asid nukleik'' (Crick F.,1970).
Stanley Miller melakukan eksperimen pada tahun 1952 dan satu lagi pada tahun 1959 untuk memahami dan menguraikan asal-usul kehidupan dalam persekitaran bumi purba dan hidup sehingga tahun 2007. Pada zamannya, DNA telah difahami sebagai penting biologi molekul, sebenarnya molekul biologi yang paling penting dari segi polimer maklumat. Walau bagaimanapun, Miller seolah-olah telah terlepas secara eksplisit membuat sebarang sebutan tentang 'molekul maklumat berkaitan asid nukleik' dalam karya dan pemikirannya.
Satu aspek yang ingin tahu tentang eksperimen Miller ialah mengapa dia terlepas untuk mencari polimer maklumat asid nukleik dalam keadaan bumi awal, dan hanya menumpukan pada asid amino? Adakah kerana dia tidak menggunakan prekursor fosfat, walaupun fosforus mungkin terdapat dalam keadaan letusan gunung berapi primitif? Atau adakah dia beranggapan begitu protein soya hanya boleh menjadi polimer maklumat dan oleh itu hanya mencari asid amino? Adakah dia yakin bahawa protein adalah asas kepada asal usul kehidupan dan oleh itu hanya mencari kewujudan asid amino dalam eksperimennya atau fakta bahawa protein melaksanakan semua fungsi dalam tubuh manusia dan merupakan asas kepada sifat fenotip kita dan oleh itu lebih penting daripada asid nukleik, yang mungkin dia fikirkan pada masa itu?
Terdapat banyak yang diketahui tentang protein dan fungsinya 70 tahun yang lalu dan kurang mengenai asid nukleik pada masa itu. Oleh kerana protein bertanggungjawab untuk semua tindak balas biologi dalam badan, oleh itu Miller berpendapat bahawa mereka harus menjadi pembawa maklumat; dan oleh itu hanya mencari bahan binaan protein dalam eksperimennya. Adalah munasabah bahawa blok binaan asid nukleik juga telah terbentuk tetapi terdapat dalam jumlah surih sedemikian yang tidak dapat dikesan kerana kekurangan instrumentasi yang canggih.
DNA struktur telah didedahkan setahun kemudian pada tahun 1953, yang mencadangkan struktur heliks berganda untuk DNA dan bercakap tentang sifat replikatifnya. Ini melahirkan 'yang terkenalDogma Tengah of Molecular Biology' pada tahun 1970 oleh saintis selebriti Francis Crick!1 Dan para saintis begitu mengikuti dan yakin dengan dogma pusat sehingga mereka tidak melihat ke belakang untuk prekursor asid nukleik dalam keadaan bumi primitif.
Kisah ini nampaknya tidak berakhir dengan Miller; tiada siapa yang nampaknya telah mencari prekursor asid nukleik dalam keadaan bumi primitif untuk masa yang sangat lama - sesuatu yang sangat mengejutkan dalam fasa sains yang bergerak pantas ini. Walaupun terdapat laporan tentang sintesis adenine dalam konteks prebiotik2 tetapi laporan penting sintesis prebiotik prekursor nukleotida adalah oleh Sutherland3 pada tahun 2009 dan seterusnya. Pada tahun 2017 penyelidik4 mensimulasikan keadaan pengurangan yang sama seperti yang digunakan oleh Miller dan Urey untuk menghasilkan nukleobases RNA menggunakan nyahcas elektrik dan kesan plasma dipacu laser berkuasa tinggi.
Jika Miller benar-benar memikirkan protein sebagai polimer maklumat maka timbul persoalan, "Adakah protein benar-benar polimer maklumat"? Selepas hampir setengah abad penguasaan 'dogma pusat', kita dapat melihat kertas kerja Koonin5 tahun 2012 bertajuk 'Adakah dogma pusat masih berdiri? Kisah prion, protein tersalah lipat yang menyebabkan penyakit, adalah contoh. Mengapakah protein prion yang tersalah lipat dalam badan tidak mencetuskan tindak balas imun dan/atau disingkirkan daripada sistem? Sebaliknya, protein tersalah lipat ini mula menjadikan protein lain serupa dengannya sebagai "buruk" seperti yang berlaku dalam penyakit CZD. Mengapakah protein "baik" dipandu/ditentukan oleh protein "buruk" yang lain untuk disalah lipat dan mengapa jentera selular tidak menghalangnya? Apakah maklumat yang dimiliki oleh protein tersalah lipat ini yang "dipindahkan" kepada protein lain yang serupa dan ia mula bertindak secara tidak menentu? Selanjutnya, prion menunjukkan sifat yang sangat luar biasa, khususnya rintangan luar biasa terhadap rawatan yang menyahaktifkan walaupun molekul asid nukleik terkecil seperti penyinaran UV dos tinggi6. Prion boleh dimusnahkan dengan pra-pemanasan pada suhu melebihi 100°C dengan kehadiran detergen diikuti dengan rawatan enzimatik7.
Kajian dalam yis telah menunjukkan bahawa protein prion mempunyai domain penentu prion yang tidak teratur yang mencetuskan peralihan konformasinya daripada protein yang baik kepada "buruk"8. Konformasi prion terbentuk secara spontan pada frekuensi rendah (pada urutan 10-6)9 dan bertukar ke dan dari keadaan prion meningkat di bawah keadaan tekanan10. Mutan telah diasingkan dalam gen prion heterolog, dengan kekerapan pembentukan prion yang lebih tinggi11.
Adakah kajian di atas mencadangkan bahawa protein prion yang tersalah lipat menghantar maklumat kepada protein lain dan mungkin kembali kepada DNA untuk mencetuskan mutasi dalam gen prion? Asimilasi genetik keturunan fenotip yang bergantung kepada prion menunjukkan bahawa ia mungkin mungkin. Walau bagaimanapun, sehingga kini, terjemahan terbalik (protein kepada DNA) masih belum ditemui dan nampaknya sangat tidak mungkin ditemui kerana pengaruh kuat dogma pusat dan potensi kekurangan dana untuk usaha tersebut. Walau bagaimanapun, boleh dibayangkan bahawa mekanisme molekul asas untuk saluran pemindahan maklumat daripada protein ke DNA adalah berbeza sama sekali daripada terjemahan terbalik hipotesis dan mungkin terungkap pada satu ketika. Soalan ini sukar untuk dijawab tetapi sudah tentu semangat penyiasatan bebas yang tidak terhalang adalah ciri sains dan berkahwin dengan dogma atau pemujaan adalah kutukan kepada sains dan berpotensi untuk memprogramkan pemikiran masyarakat saintifik.
***
Rujukan:
1. Crick F., 1970. Dogma Pusat Biologi Molekul. Alam 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey and Beyond: Apakah yang Telah Kami Pelajari Mengenai Reaksi Sintesis Organik Prebiotik dalam 60 Tahun Yang Lalu? Kajian Tahunan Sains Bumi dan Planet. Vol. 41:207-229 (Tarikh penerbitan jilid Mei 2013) Pertama kali diterbitkan dalam talian sebagai Semakan Awal pada 7 Mac 2013. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Sintesis ribonukleotida pirimidin yang diaktifkan dalam keadaan yang munasabah secara prebiotik. Alam 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Pembentukan nukleobes dalam suasana pengurangan Miller–Urey. PNAS 25 April 2017 114 (17) 4306-4311; pertama kali diterbitkan pada 10 April 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. Adakah dogma pusat masih berdiri?.Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: Prion scrapie yang telah dimurnikan menentang penyahaktifan oleh penyinaran UV. J Virol. 1987, 61 (1): 159-166. Tersedia dalam talian pada https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. Degradasi Enzimatik Protein Prion dalam Batang Otak daripada Lembu dan Bebiri yang Dijangkiti. The Journal of Infectious Diseases, Jilid 188, Isu 11, 1 Disember 2003, Halaman 1782–1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: Monomer prion yis yang tidak dilipat asli menggunakan ensemble struktur yang runtuh dan cepat berubah-ubah. 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: Bukti untuk mutator protein dalam yis: peranan ssb pendamping berkaitan Hsp70 dalam pembentukan, kestabilan dan ketoksikan prion [PSI]. Biol Sel Mol. 1999, 19 (12): 8103-8112. DOI: https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103
10. Halfmann R, Alberti S, Lindquist S: Prion, homeostasis protein, dan kepelbagaian fenotip. 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: Faktor selular penting untuk pembentukan de novo prion yis. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
