4
ไฮเปอร์ไซเคิลที่มีการแปลรหัส: การจำลองแบบและการสังเคราะห์พอลิเปปไทด์แบบคู่ควบ
HYC-1979Lesson 6: Concentration, Hypercycles, Fixed
00:00

ไฮเปอร์ไซเคิลที่คู่ควบกับการแปลรหัส เป็นส่วนขยายของไฮเปอร์ไซเคิลพื้นฐาน โดยทำให้พอลินิวคลีโอไทด์ทุกตัวเป็นทั้ง แม่แบบสำหรับการจำลองแบบ และเป็น แม่แบบสำหรับการแปลรหัส. โมเลกุล RNA เดียวกันสามารถถูกคัดลอกโดย replicase และถูกอ่านโดยไรโบโซม ดังนั้นการจำลองแบบและการแปลรหัสจึง แข่งขันกัน เพื่อใช้แม่แบบเดียวกัน

ไฮเปอร์ไซเคิลที่มีการแปลรหัสRNAi เป็นทั้งแม่แบบสำหรับการจำลองแบบและแม่แบบสำหรับการแปลรหัส — กระบวนการทั้งสองแข่งขันกันเพื่อใช้โมเลกุลเดียวกันRNAi−1แม่แบบคู่RNAiแม่แบบคู่RNAi+1แม่แบบคู่Ei−1ตัวเร่งปฏิกิริยาEiตัวเร่งปฏิกิริยาEi+1ตัวเร่งปฏิกิริยาการแปลรหัสการแปลรหัสการแปลรหัสการจำลองแบบที่ถูกเร่งปฏิกิริยาการจำลองแบบที่ถูกเร่งปฏิกิริยาEi+1 เร่งปฏิกิริยาการจำลองแบบของ RNAi−1 ซึ่งเป็นการปิดวงจรแม่แบบคู่RNAi ถูกคัดลอกและถูกแปลรหัส→ ทั้งสองแข่งขันกัน1การแปลรหัสRNAi → Ei2การเกิดสารประกอบเชิงซ้อนEi + RNAi+1 ⇌ (RNAi+1·Ei)3การจำลองแบบที่ถูกเร่งปฏิกิริยา(RNAi+1·Ei) → 2 RNAi+1 + Ei

โครงสร้างระดับโมเลกุลและจลนศาสตร์

  • บทบาทแม่แบบคู่ สำหรับสมาชิก i นั้น RNAi จะถูกคัดลอกเพื่อสร้าง RNAi เพิ่มขึ้น และถูกแปลรหัสเพื่อสร้างพอลิเปปไทด์ . กระบวนการทั้งสองดึงจากแหล่ง RNAiอิสระเดียวกัน
  • การปิดวงจร พอลิเปปไทด์ที่แปลรหัสจากสมาชิก i จะเร่งปฏิกิริยาการจำลองแบบของสมาชิกตัวอื่น โดยทั่วไปคือ i+1 โครงสร้างนี้เป็นแบบไฮเปอร์ไซเคิล而非ออโตแคทาไลติกอย่างแท้จริง เพราะ ไม่ได้เร่งปฏิกิริยาแม่แบบ RNA ของตัวเองiอิสระเดียวกัน
  • สปีชีส์ที่คู่ควบกัน สถานะทางจลนศาสตร์ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์อิสระ พอลิเปปไทด์อิสระ และสารประกอบเชิงซ้อนของพอลินิวคลีโอไทด์–พอลิเปปไทด์อย่างชัดเจน สารประกอบเชิงซ้อนเหล่านี้อาจเป็นรูปแบบที่เร่งปฏิกิริยาหรือรูปแบบที่จำลองแบบได้ เช่น RNAi+1·อิสระเดียวกัน
  • สถาปัตยกรรมทางจลนศาสตร์ การจำลองแบบและการแปลรหัสที่ขึ้นกับแม่แบบเชื่อมโยงกันกับการป้อนกลับแบบเร่งปฏิกิริยา ข้อมูลของพอลิเปปไทด์จะถูกคงไว้ผ่านแม่แบบพอลินิวคลีโอไทด์ที่เข้ารหัสเท่านั้น พอลิเปปไทด์ไม่ได้ถูกจำลองแบบอย่างอิสระ
  • ผลลัพธ์ในระดับระบบ ไฮเปอร์ไซเคิลที่คู่ควบกับการแปลรหัสไม่สามารถลดรูปเป็นไฮเปอร์ไซเคิลแบบเร่งปฏิกิริยาธรรมดาได้ เนื่องจากมีการเพิ่มขั้นตอนการแปลรหัสและการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนเข้าไปในวัฏจักรการจำลองแบบ ขั้นตอนเพิ่มเติมเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์ขีดจำกัดความเข้มข้นและเสถียรภาพในภายหลัง

ขั้นตอนจลนศาสตร์พื้นฐาน

สำหรับสมาชิกในวัฏจักร i รูปแบบที่กระชับคือ:

  • การแปลรหัส: RNAi → RNAi + อิสระเดียวกัน
  • การเกิดสารประกอบเชิงซ้อน: + RNAi+1 ⇌ (RNAi+1·)
  • การจำลองแบบที่ถูกเร่งปฏิกิริยา: (RNAi+1·) → 2 RNAi+1 + หรือ + RNAi+1 → 2 RNAi+1 + หากไม่ได้แสดงสารประกอบเชิงซ้อนอย่างชัดเจน

การจำลองแบบของ RNAi ถูกเร่งปฏิกิริยาโดย Ei−1. การวนซ้ำค่า i จะปิดไฮเปอร์ไซเคิลที่คู่ควบกับการแปลรหัส เนื่องจากการจำลองแบบและการแปลรหัสใช้แม่แบบ RNA เดียวกัน อัตราสัมพัทธ์ของทั้งสองจึงกำหนดว่า RNA ถูกใช้ไปกับการคัดลอกเท่าใด เมื่อเทียบกับพอลิเปปไทด์ที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา การคู่ควบนี้เป็นความแตกต่างเชิงโครงสร้างที่สำคัญจากไฮเปอร์ไซเคิลพื้นฐาน

วัตถุประสงค์การเรียนรู้
อธิบายโครงสร้างและสมมติฐานทางจลนศาสตร์ของไฮเปอร์ไซเคิลที่มีการแปลรหัส รวมถึงการคู่ควบระหว่างพอลินิวคลีโอไทด์–พอลิเปปไทด์และการเกิดสารประกอบเชิงซ้อน