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최초의 효소와 기능성 단백질
HYC-1979Lesson 3: Error Threshold and Early Replicative Units
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초기 복제자들이 오류 임계값에 근접하면서, RNA에 암호화된 정보를 촉매 기능과 연결할 수 있는 새로운 부류의 분자가 등장했습니다: 짧고 특이성이 낮은 펩타이드. 이 최초의 기능성 단백질들은 현대의 접힌 효소가 아니었습니다. 이들은 제한된 전생물학적 아미노산 집합으로 만들어졌으며, 소수의 골격과 곁사슬 그룹에 의존하여 원시적인 촉매 주머니를 형성했습니다.

최초의 효소와 기능성 단백질짧고 특이성이 낮은 펩타이드 — 단백질 촉매로의 전환RNA 주형RNA에 암호화된 정보저충실도번역원시 효소M²⁺원시적 촉매 주머니약한 촉매 작용합성 강화복제촉매적 폐쇄범례:= C= N= H= O= R (곁사슬)

무엇이 이들을 기능적으로 활성화시켰는가?

  • 단순한 구조: 초기 단백질은 아마도 제한된 아미노산 집합을 사용하는 짧은 펩타이드나 작은 단백질로 구성되었을 것입니다. 이들의 촉매 활성은 함께 원시적인 주머니를 형성한 소수의 골격과 곁사슬 그룹에서 비롯되었습니다.
  • 선택된 역할: 이들의 역할은 뉴클레오티드 활성화, 중합, 또는 펩타이드 결합 형성과 같이 복제 주기에 피드백되는 합성 반응을 촉매하여 복제를 지원하는 것이었을 가능성이 높습니다.
  • 촉매적 폐쇄: 초순환적 또는 번역 결합 환경에서, 한 구성원에 의해 암호화된 산물이 다른 구성원의 합성이나 복제를 향상시켜 RNA 정보를 단백질 촉매와 연결할 수 있었습니다.
  • 과도기적 촉매: 저충실도 번역과 복제는 펩타이드 길이와 촉매 정밀도를 제한합니다. 더 나은 교정과 번역 기구가 진화하기 전에는 특이성이 낮은 원시 효소만이 유지될 수 있었습니다. 이 단백질들은 RNA 촉매에서 단백질 촉매로의 전환을 나타내며, 현대의 접힌 효소가 갑자기 출현한 것이 아닙니다.
예시: 원시적 주머니
소수의 소수성 및 극성 곁사슬을 가진 짧은 펩타이드는 합성 단계를 약하게 촉매하고 복제에 피드백하는 원시적인 주머니를 형성할 수 있었습니다. 그러한 펩타이드는 정밀한 효소가 아니었을 것이며, 그 활성은 미미하고 오류가 많았지만 오류 임계값 아래에서 선택적 이점을 제공하기에 충분했습니다.