9
หลักฐานสนับสนุน RNA ที่ทำหน้าที่ทั้งเป็นตัวปรับและตัวนำสารพันธุกรรม
HYC-1979Lesson 8: Acid, Amino, Acids
00:00

สไลด์ 69 รวบรวม หลักฐานทางอ้อมที่สอดคล้องกัน ว่า RNA สายเดียวสามารถทำหน้าที่พร้อมกันได้ทั้งเป็น ตัวปรับ — ตัวนำพาคล้าย tRNA ที่ส่งกรดอะมิโนให้กับสายโซ่ที่กำลังelongate — และเป็น ตัวนำสารพันธุกรรม — ลำดับคล้าย mRNA ที่สามารถอ่านได้ หากบทบาททั้งสองอยู่ร่วมในโมเลกุลเดียวได้ อุปสรรคระหว่างการจำลองแบบ RNA แบบไฮเปอร์ไซเคิลและการแปลรหัสในยุคเริ่มแรกจะลดลงอย่างมาก ทั้งกลุ่มตัวปรับที่แยกออกมาต่างหาก และในตอนเริ่มแรกสุด เอนไซม์ซินทีเทส ก็ไม่จำเป็นต้องถือกำเนิดขึ้นก่อนที่ข้อความจะถูกถอดรหัสได้

หลักฐานสนับสนุน RNA ที่ทำหน้าที่ทั้งเป็นตัวปรับและตัวนำสารพันธุกรรมบทบาทของตัวปรับและตัวนำสารพันธุกรรมสามารถอยู่ร่วมกันใน RNA สายเดียวได้ — ไม่ต้องอาศัยเครื่องมือแปลรหัสที่ซับซ้อนโครงแบบ hftRNA จับกับกรดอะมิโนกรดอะมิโนACตัวปรับ: การจดจำแอนติโคดอนตัวนำสารพันธุกรรม: ลำดับที่อ่านได้กรดอะมิโนถูกส่งต่อไปยังสายเพปไทด์hf → FHเทียบรูปที่ 49โครงแบบ FHtRNA จับกับสายเพปไทด์สายเพปไทด์ACตัวปรับ: การจดจำแอนติโคดอนตัวนำสารพันธุกรรม: ลำดับที่อ่านได้หลักฐานสี่สายที่สอดคล้องกัน1ลำดับและการจัดเรียงโครงสร้างของ tRNARNA วงศ์เดียวรองรับทั้งสองบทบาทพร้อมกัน2Qβ มิดิแวเรียนต์การสังเคราะห์แบบดีโนโวRNA จำลองแบบได้โดยไม่ต้องมีเครื่องมือแปลรหัส3สารตั้งต้นเอนไซม์โครงสร้าง β-sheet อย่างง่ายโปรตีนยุคแรกไม่จำเป็นต้องมีการพับที่ซับซ้อน4ความยืดหยุ่นของ tRNAการสลับ hf ↔ FHบทบาทของตัวปรับและแม่แบบไม่ได้แยกออกจากกัน

หลักฐานสี่สายที่สอดคล้องกัน

  • ลำดับและการจัดเรียงโครงสร้างของ tRNA: หน้าที่ของตัวปรับและตัวนำสารพันธุกรรมสามารถอยู่ใน RNA วงศ์เดียวกันได้ — โมเลกุลเดียวทำหน้าที่ทั้งรับ/ส่งต่อกรดอะมิโนและบรรจุข้อมูลลำดับที่อ่านได้
  • การสังเคราะห์แบบดีโนโวของ Qβ มิดิแวเรียนต์: RNA สามารถเพิ่มจำนวนได้โดยไม่ต้องมีเครื่องมือแปลรหัสอยู่ก่อน ดังนั้นโมเลกุล RNA ขนาดใหญ่เท่า tRNA ที่เพิ่มจำนวนได้อย่างเสถียรจึงเป็นไปได้ก่อนที่การแปลรหัสแบบซับซ้อนจะมีอยู่
  • สารตั้งต้นเอนไซม์โครงสร้าง β-sheet อย่างง่าย: โปรตีนที่ทำหน้าที่ได้ในยุคแรกไม่จำเป็นต้องมีการพับที่ซับซ้อน เพปไทด์ขนาดเล็กที่สุดก็สามารถให้หน้าที่พื้นฐานได้โดยไม่ต้องมีเอนไซม์ที่พับสมบูรณ์
  • ความยืดหยุ่นของโครงสร้าง tRNA (hf ↔ FH): บทบาทของตัวปรับและแม่แบบไม่ได้แยกออกเป็นกลุ่ม RNA ที่แตกต่างกันอย่างสมบูรณ์

การสลับ hf ↔ FH

โครงแบบใดในสองแบบจะปรากฏอยู่จริงนั้น ขึ้นอยู่กับว่า tRNA นั้นจับอยู่กับกรดอะมิโนหรือสายเพปไทด์ เมื่อส่งกรดอะมิโนไปยังสายเพปไทด์ tRNA จะพลิกจาก hf ไปเป็น FH โครงแบบ (เทียบรูปที่ 49) แบบจำลองนี้อธิบายได้ดีว่า ในเมื่อไม่มีเครื่องมือแปลรหัสที่ซับซ้อน ข้อความจะถูกอ่านออกมาได้อย่างไร: สายเดียวกันที่ส่งกรดอะมิโนก็เผยลำดับที่อ่านได้ด้วย

คำถามโต้แย้งที่ต้องให้ความสำคัญ

จุดกำเนิดของการแปลรหัสจะจินตนาการได้อย่างไร เมื่อมีโมเลกุล RNA ที่เพิ่มจำนวนได้อย่างเสถียรขนาดเท่า tRNA และมีข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนในรูปแบบพื้นฐานจากกรดอะมิโนที่พบได้ทั่วไปเพียงไม่กี่ชนิด คำถามนี้สามารถทำให้คมขึ้นเป็นข้อโต้แย้งได้ว่า: "คำถามนี้อาจตั้งขึ้นในอีกมุมหนึ่งได้ว่า: ทำไมไม่ใช้ตัวปรับที่เป็นโอลิโกนิวคลีโอไทด์ขนาดเล็ก?" แบบจำลองที่ทำหน้าที่คู่ตอบว่า โมเลกุลต้องยาวและมีโครงสร้างเพียงพอที่จะรองรับทั้งการจดจำของตัวปรับและความสามารถในการอ่านของตัวนำสารพันธุกรรม ดังนั้นโอลิโกนิวคลีโอไทด์ขนาดจิ๋วจึงไม่เพียงพอ

ข้อควรระวังในการตีความ
ข้อโต้แย้งเหล่านี้เป็นข้อโต้แย้งเรื่องความเป็นไปได้สำหรับโลก RNA ที่ทำหน้าที่คู่ ไม่ใช่หลักฐานฟอสซิลโดยตรง Qβ มิดิแวเรียนต์เป็นตัวแทนของตัวจำลองแบบในยุคปัจจุบัน สารตั้งต้นโครงสร้าง β-sheet เป็นการอนุมานจากการพับแบบน้อยที่สุด และการสลับ hf/FH เป็นสมมติฐานเชิงกลไกสำหรับการแปลรหัสในยุคแรก มากกว่าจะเป็นหลักฐานโบราณโดยตรง