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Hiperciclos com Tradução: Replicação Acoplada e Síntese de Polipeptídeos
HYC-1979Lesson 6: Concentration, Hypercycles, Fixed
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Hiperciclos acoplados à tradução estendem o hiperciclo elementar ao tornar cada polinucleotídeo tanto um molde de replicação quanto um molde de tradução. A mesma molécula de RNA pode ser copiada por uma replicase e lida por um ribossomo, de modo que a replicação e a tradução competem pelo mesmo molde.

Hiperciclo com TraduçãoRNAi é tanto um molde de replicação quanto um molde de tradução — os dois processos competem pela mesma moléculaRNAi−1molde duploRNAimolde duploRNAi+1molde duploEi−1catalisadorEicatalisadorEi+1catalisadortraduçãotraduçãotraduçãoreplicação catalisadareplicação catalisadaEi+1 catalisa a replicação de RNAi−1, fechando o cicloMolde duploRNAi é copiadoe traduzido→ eles competem1TraduçãoRNAi → Ei2Formação de complexoEi + RNAi+1 ⇌ (RNAi+1·Ei)3Replicação catalisada(RNAi+1·Ei) → 2 RNAi+1 + Ei

Arquitetura molecular e cinética

  • Papel de molde duplo. Para o membro i, o RNAi é copiado para produzir mais RNAi e traduzido para produzir o polipeptídeo . Os dois processos recorrem ao mesmo pool de RNA livrei.
  • Fechamento do ciclo. O polipeptídeo traduzido a partir do membro i catalisa a replicação de um membro diferente, tipicamente i+1. A organização é hipercíclica e não puramente autocatalítica porque não catalisa seu próprio RNA moldei.
  • Espécies acopladas. O estado cinético contém explicitamente polinucleotídeos livres, polipeptídeos livres e complexos polinucleotídeo–polipeptídeo. Os complexos podem ser as formas cataliticamente ativas ou ativas para replicação, por exemplo RNAi+1·.
  • Arquitetura cinética. A replicação e a tradução dirigidas por molde estão interligadas com retroalimentação catalítica. A informação dos polipeptídeos é mantida apenas pelos moldes de polinucleotídeos que os codificam; os polipeptídeos não são replicados de forma independente.
  • Consequência em nível de sistema. O hiperciclo acoplado à tradução não pode ser reduzido a um simples hiperciclo catalítico porque adiciona etapas de tradução e de formação de complexo ao ciclo de replicação. Essas etapas extras preparam a análise posterior dos limites de concentração e da estabilidade.

Etapas cinéticas elementares

Para o membro i do ciclo, um esquema compacto é:

  • Tradução: RNAi → RNAi + .
  • Formação de complexo: + RNAi+1 ⇌ (RNAi+1·).
  • Replicação catalisada: (RNAi+1·) → 2 RNAi+1 + , ou + RNAi+1 → 2 RNAi+1 + se o complexo não for mostrado explicitamente.

A replicação do RNAi é catalisada por Ei−1. A iteração sobre i fecha o hiperciclo acoplado à tradução. Como a replicação e a tradução compartilham o mesmo molde de RNA, suas taxas relativas determinam quanto RNA é usado para cópia versus quanto polipeptídeo é disponibilizado como catalisador. Esse acoplamento é a principal diferença estrutural em relação a um hiperciclo elementar.

Objetivo de aprendizagem
Descrever a estrutura e as premissas cinéticas de um hiperciclo com tradução, incluindo o acoplamento polinucleotídeo–polipeptídeo e a formação de complexos.