3
Đóng kín xúc tác và cạnh tranh nội bộ
HYC-1979Lesson 7: Translation, Which, Acids
00:00

Trong một siêu chu trình ghép cặp với dịch mã, chỉ riêng sự ghép cặp chức năng là chưa đủ. Giả sử một tập hợp các sợi RNA mã hóa một replicase và một số chức năng synthetase, và tất cả các sợi chia sẻ cùng một bộ máy tái bản và dịch mã. Các số hạng chia sẻ này gộp lại thành một hàm sinh trưởng chung. Khi đó, một sợi được tái bản nhanh hơn—hoặc được dịch mã hiệu quả hơn—có thể mở rộng với cái giá của các sợi khác, và cả hệ thống suy giảm thông qua cạnh tranh nội bộ. Đây là sinh trưởng chia sẻ, chứ không phải đóng kín xúc tác.

Đóng kín xúc tác chuyển đổi cùng một tập hợp đó thành một chu trình phụ thuộc lẫn nhau. Sự tái bản hoặc dịch mã của mỗi thành viên đều được xúc tác bởi ít nhất một thành viên khác. Sinh trưởng trở thành mang tính tập thể: một replicator nhanh không thể duy trì sinh trưởng nhanh vô thời hạn nếu chất xúc tác mà nó cần chỉ được tạo ra bởi chính thành viên mà nó sẽ loại bỏ. Cạnh tranh nội bộ vẫn tồn tại đối với tiền chất, năng lượng, năng lực dịch mã và hiệu quả xúc tác, nhưng sự phụ thuộc theo chu trình sẽ kiềm chế nó.

Sự ổn định phụ thuộc vào độ mạnh ghép cặp tương quan với các khác biệt sinh trưởng nội tại. Phân tích giá trị chọn lọc theo nhiễu loạn có giá trị khi wkm ≪ Wmm − Wkk (xem Bảng 2). Các phép xấp xỉ bậc cao hơn sử dụng , và các tốc độ bão hòa tổng quát có dạng như hoặc . Trong các hệ ghép cặp với dịch mã, chỉ riêng ghép cặp chức năng là không đủ trừ khi nó trở thành một liên kết xúc tác đóng kín—ví dụ giữa các thành phần replicase và synthetase.

Sinh trưởng chia sẻ mởnguồn chung, không có phụ thuộc lẫn nhauR = replicase · S1–S3 = các synthetasetiền chất & năng lượng chungRreplicator nhanhS1S2S3Replicator nhanh mở rộng; các thành viên khác suy giảm.Chu trình xúc tác đóng kínmỗi thành viên được xúc tác bởi một thành viên khácmũi tên = hỗ trợ xúc tácphụ thuộctheo chu trìnhRS1S2S3Sự phụ thuộc theo chu trình kiềm chế cạnh tranh nội bộ.Kiểm tra đóng kín: mỗi thành viên vừa phải là nguồn cung cấp xúc tác vừa là đối tượng nhận xúc tác.

Từ đóng kín siêu chu trình đến tích hợp cấu trúc

Đóng kín siêu chu trình ổn định sự hợp tác ghép cặp với dịch mã, nhưng nó có những giới hạn. Các thể đột biến ký sinh có thể nhận xúc tác mà không đóng góp gì, và sự mất cân bằng nội bộ giữa các thành viên có thể làm mất ổn định chu trình. Những giới hạn này giúp giải thích sự chuyển dịch sau này hướng tới tích hợp cấu trúc hoàn toàn của các gen/bộ gen: một khi các gen được liên kết vật lý và cùng tái bản như một bộ gen, liên kết xúc tác đóng kín được thay thế bằng một đơn vị cấu trúc, làm giảm cơ hội cho ký sinh và ổn định sự hợp tác.