Məlumat

Zülal qatlanmasını və fermentləri anlamaq üçün yaxşı vebsayt/kitab varmı?

Zülal qatlanmasını və fermentləri anlamaq üçün yaxşı vebsayt/kitab varmı?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Zülal qatlanması, mexanizmlər və funksiyalar və onların fermentlərlə əlaqəsi haqqında yaxşı, başa düşülən və sadə izahat axtarıram.

Mən başa düşürəm ki, zülal polipeptid zəncirdir, onun tərkibini bilirəm, amma həqiqətən də başa düşə bilmədiyim hissə “zülalların qatlanması”dır, demək istəyirəm ki, “Düz polipeptid zəncir necə mürəkkəb qatlanmış struktura çevrilir?”.


Tamam, belə ki, giriş üçün 4 zülal quruluşu səviyyəsi (hər səviyyə ondan sonrakı səviyyələrə təsir edir):

  • ilkin (1 -ci): amin turşularının sırası.
  • ikincil (2-ci): alfa helikasları və beta vərəqləri
  • ali (3 -cü): kompleks 3d quruluş
  • dördüncü (dördüncü): 3+ protein olmayan elementlər (ionlar, ko-faktorlar və s.)
    və / və ya çoxlu alt bölmələr qarşılıqlı təsir göstərir. Hər zülalın belə bir növü yoxdur
    quruluşdan.

Məncə birincinin izaha ehtiyacı yoxdur.

İkinci dərəcəli quruluş, amin turşularının 2D strukturları meydana gətirdiyi yerdir: alfa-helislər və ya beta təbəqələr. Vikipediyadan a-helix və b-sheet üzərində

Alfa sarmal (α-sarmal) zülalların ümumi ikinci dərəcəli strukturudur və hər bir onurğa sümüyünün NH qrupunun dörd amin turşusu qalığının onurğa sümüyünün C=O qrupuna hidrogen bağı bağışladığı sağ tərəfdən qıvrılmış və ya spiral uyğunlaşmadır (sarmal). əvvəllər (i+4 sağ ox və hidrogen bağlaması)

Β vərəq (həmçinin β-büzməli təbəqə) zülallarda nizamlı ikincil quruluşun ikinci formasıdır. Alfa spiralından daha az yaygındır. Beta vərəqləri ən azı iki və ya üç onurğa hidrogen bağı ilə yanal birləşən beta tellərindən ibarətdir və ümumiyyətlə burulmuş, qat-qat təbəqə əmələ gətirir.

Şəkillər buradan götürülmüşdür, bu, əsas protein strukturunu olduqca başa düşülən bir şəkildə izah edən əla bir saytdır.

Bu ikincil quruluşlar vacibdir, çünki DNT bağlama, digər zülallarla qarşılıqlı əlaqə kimi xüsusi funksiyaları olan motivlərdən istifadə edə bilərlər. Yuxarıda qeyd olunan viki-saytlarda ətraflı məlumat var. Bu ikincil quruluşlar və motivlər daha yüksək səviyyəli funksiyalar üçün bina bloku kimi xidmət edir. Motiflər arasında elastikliyə imkan verən "boş" struktursuz hissələr tapıla bilər.

Üçüncü quruluş: Bu, kompleks 3D həndəsi quruluşun təyin olunduğu səviyyədir. Yuxarıda göstərilən 2D quruluşları, zülalın tək bir funksional elementi olan sahələrə yığılmışdır. Tək bir zülal birdən çox sahəyə sahib ola bilər və bu sahələrin nisbi mövqeyi üçüncül quruluşla nəticələnir. Domenlərin özləri heç bir yüksək sifariş quruluşu göstərməyən və domenlər arasında rahatlıq təmin edən boş bölgələrlə bağlıdır. Konformasiya dəyişiklikləri üçün elastiklik lazımdır.

Dördüncü quruluş, protein olmayan elementlərin və / və ya çoxlu alt hissələrin iştirak etdiyi yerdir. Məsələn, hemoglobində heme qrupunun yeri. Və ya dimerlərdən, trimerlərdən və s. olan monomerlər ümumiyyətlə yetkin zülallar daha böyük bir kompleks meydana gətirmək üçün birləşdikdə.

Fərqli quruluş səviyyələri haqqında əla bir görüntü:

mənbə: https://dopeahmeanbio.files.wordpress.com/2013/03/333.gif"> disulfid bağları quruluşu sabitləşdirir. Bu da təbii olaraq meydana gələn bir hadisədir. Bağlayıcı ionlar, ko-faktorlar və s. da zülalı sabitləşdirir quruluş.

Qatlama prosesi şaperon zülalları tərəfindən də dəstəklənə bilər, Bu zülallar enerji mənbəyi olaraq ATP -dən istifadə edərək polipetid zəncirini fəal şəkildə "bükə" bilər. Zülalın xarici səthinə baxan hidrofobik amin turşusu zəncirləri varsa, "hiss edə" bilərlər, çünki bu amin turşuları suyun qarşısını ala biləcək zülalın daxili səthi ilə üzləşməlidir, çünki bu, enerjidən daha yaxşıdır. Bu siqnal (xarici hidofobik AA-lar) ya zülalın açılmış/səhv qatlandığını və ya məsələn, zülalları denaturasiya edən (“açan”) istilik səbəbindən zədələndiyini göstərir.

Nəhayət, daha çox ehtiyacınız varsa, zülal qatlanması haqqında wiki səhifəsi. Ümid edirəm bu kömək edir.


Bütün məlumatları burada tapa bilərsiniz:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054/

Bütün kitab oradadır, sadəcə olaraq hansı hissə sizi maraqlandırırsa onu axtarmalısınız və ya kağız versiyasını kitabxanada da tapa bilərsiniz. Protein quruluşu ilə bağlı hissə 3 -cü hissədir.

Universitetimdəki bəzi biokimya və hüceyrə biologiyası giriş kurslarında istifadə olunan bir dərslikdir, buna görə də əsasları və daha ətraflı şeyləri əhatə edəcək.


Əsas biliklər üçün "hüceyrə" nin 5 -ci nəşrini və "Biokimyanın Lehninger Prinsipləri" 6 -cı nəşrini (3 -cü və 4 -cü fəsil) tövsiyə edərdim. Hətta Lippincott's Biochemistry (fəsil 2) və Biochemistry by Stryer (6-cı nəşr, fəsil 2) yaxşıdır. Siz Stryer-in 5-ci nəşrini burada tapa bilərsiniz http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21154/ Əgər kitabxanaya girişiniz varsa, ən son nəşrləri sınaqdan keçirə bilərsiniz. Əgər yoxsa, köhnə nəşrlər internetdə mövcuddur. Protein qatlanması ilk fəsillər arasında olmalıdır.


IMO, bu sahədə aparıcı bir tədqiqatçı tərəfindən, ferment mexanizmlərinə və zülal qatlanmasına ən yaxşı girişdir.

Protein Elmində Struktur və Mexanizm: Ferment Katalizası və Zülal Qatlanması üçün Bələdçi

Alan Fersht tərəfindən


A səviyyəli Biologiya fənni üzrə ən yüksək qiymət almaq niyə bu qədər çətindir?

Başa düşürəm ki, hər hansı bir A səviyyəli fəndən yüksək qiymət almaq çox çətindir, amma mənə elə gəlir ki, A*/A qiymətləri nadir haldır və Biologiya bu fənlərdən biri kimi görünür. Dd yalnız AS nəticələrini aldı və yalnız bir B qələmi aldı. Mövzunu yaxşı bildiyini və daha çox səy göstərə bilməyəcəyini hiss etdiyi üçün məyus oldu. Müəllimi imtahanda açar sözlərdən və terminologiyadan istifadə etməyin vacib olduğunu dedi və bunu etdiyinə inanır. Daha çox edə biləcəyi bir şey varmı və ya imtahan texnikasını təkmilləşdirmək üçün hər hansı bir yolu varmı? Mən ona ssenarisinin bir nüsxəsini almağı təklif etdim (əgər bu mümkündürsə) və müəllimindən xahiş etdiyini öyrənmək üçün onunla birlikdə getməsini xahiş et. Kömək edə biləcək yaxşı veb saytlar və ya kitablar varmı? O, məndən ona fərdi repetitor ala biləcəyimi soruşdu, amma məncə onun müəllimi çox yaxşıdır və bunun çox kömək edib-etməyəcəyinə əmin deyiləm.

Hər hansı bir məsləhət çox yüksək qiymətləndiriləcəkdir!

Məncə, müəllimin məsləhəti əsaslıdır.
DC -nin hər ikisi Biologiyada yaxşı oxudu və kollecdən verilən tövsiyələr ardıcıl idi. Biologiya bir çox faktiki bilik tələb edir, lakin cavab texnikası və terminologiyası eyni dərəcədə vacibdir. Çox və çox keçmiş sənədləri edin və sonra imtahan verənlərin hesabatını diqqətlə oxuyun və öyrənin.

DS AS biologiya ilə məşğul idi və ona terminologiya və texnikanın həyati əhəmiyyət kəsb etdiyini söylədi.


Dummy üçün biotexnologiya

Mən bir biotexnologiya şirkətində mühasibəm və bəli, mühasibatlıq bilirəm, amma işlərin necə işlədiyini anlamaqda çətinlik çəkirəm. Məsələn, bütün fərqli klinik mərhələlər və bunun nədən ibarət olduğunu, məlumatların nəticələrini və FDA -nın necə işlədiyini və s.

İtirilmiş mühasibat qoyunlarına rəhbərlik edə biləcək yaxşı kitab, oxu və ya podkastlar varmı?

Mən yalnız əsasları və terminologiyanı öyrənmək istəyirəm.

Alimlər sizə elm haqqında danışmağı sevirlər

Ucuz deyil, amma bu kitab biotexnologiyanın bütün təcrübə sahələrinə gözəl bir baxış verir:

O'Neill A Biotech Manager 's Handbook: Praktiki Bələdçi (Bioheaddə Woodhead Nəşriyyat Seriyası).

Biotexnologiyada (kommersiya) işləyirəm və bu, daha yaxşı bir baxış əldə etməyimə kömək etdi

Niyə həmkarlarınıza sual vermirsiniz? onlar öz işləri barədə sizə məlumat verməkdən çox məmnun olacaqlar.

Tamamilə amma covid dövründə. Heç biri ilə danışmaq imkanım yoxdur. Sadəcə olaraq öz maliyyə balonumda ilişib qalmışam, çünki mən Şirkətdə yeniyəm

Bay Bridge Bio, sürətlənməyinizə kömək edə biləcək bir çox müvafiq məqalə ilə yaxşı bir bloqa malikdir.

Artıq deyildiyi kimi, həmkarlarınızdan nə etdiklərini soruşun, xüsusən də elm adamları hər şeyi izah etməkdən çox məmnundurlar.

Coursera-da dərmanların kəşfi, inkişafı və kommersiyalaşdırılmasına ümumi baxışa daxil olan 3 kursdan ibarət Dərman İnkişafı Peoduct İdarəetmə İxtisaslaşması adlı kurs var. Tamamilə pulsuz olduğunu araşdırmağa dəyər, sadəcə sertifikat məsələsi ilə narahat olmayın.

Barry Werth tərəfindən milyard dollarlıq molekul

-Bütövlükdə sənayenin arxa planı, elmi iş ilə toxuyur

Tipik bir dərman dərmanı kəşfindən çıxan və daha çox müasir yanaşmanın yolunu açan bir şirkət haqqında strateji məlumat.

Bəzi PI -lərlə danışmağa çalışın. Həqiqətən nə etdikləri haqqında danışmağı sevirlər. Bir iş inkişaf etdirmə komandanız varsa, bir şey satmağı və şirkətinizin təklif etdiyi hər şeyi sizə danışmağı sevirlər və işlərinin bir hissəsi olduğu üçün ümumiyyətlə səmimi və söhbətcil olurlar.

SOP -lərin oxunmasının çox məlumatlı ola biləcəyini də əldə etdim. Əsas terminologiyanı və bir çox əsasları əhatə edən bir çox iş dizaynı, məlumat hesabatı, qəbul meyarları və s.

Qeyri-elm işçiləri üçün şirkətin nə etdiyini öyrənmək üçün HR-ə təlim sessiyası və ya kurs keçirməyi təklif edin.

Şirkətim gördüyümüz işlərə dair sürətli, 2 dəqiqəlik xülasə videoları, həmçinin daha uzun podkast/vebinarlar təklif edir. COVID dövründə onları tez-tez buraxırlar. Əgər maraqlanırsınızsa, mənə mesaj yazın.


Sadə bir amin turşusu sualı

Bu mövzuda bir mütəxəssisdən eşitmək maraqlı olardı- Anladığım budur ki, hidrofob qrupu başqasına (məsələn, valin üçün lösin kimi) dəyişən bir mutasiya zülal funksiyasını çox dəyişmir. Bir lizini sisteinlə əvəz etmək * funksiyanı əhəmiyyətli dərəcədə pozur.

Yəni mənim başa düşdüyüm odur ki, amin turşusu əvəzediciləri hidrofobikliyə əsaslanaraq xoşxassəlidən məsləhətə qədər dəyişir - yeganə meyar budurmu? Sistein eyni zamanda disulfid bağları ilə də məşğul olur. dediyim kimi, bir mütəxəssisdən eşitmək istərdim.

Biologiyada hər şeydə olduğu kimi, sadə bir cavab yoxdur. Bu, həqiqətən, amin turşusunun zülalda olduğu yerdən asılıdır. Çox oxşar xüsusiyyətlərə malik iki amin turşusunu əvəz edə biləcəyiniz bəzi hallar var və zülal hələ də yaxşı işləyəcək. Bu amin turşuları, ümumiyyətlə, zülalın funksiyasında iştirak edən bölgələrdən (bağlama yerləri, aktiv yerlər və s.) Çox uzaqdır. Bir lizinin sistein mutantından bir zülal funksiyasını kəskin şəkildə dəyişdirməməsi təəccüblü olmaz. Bununla belə, bu sizə deyəcək ki, lizin zülalın strukturunu sabitləşdirmək və ya onun funksiyasını təmin etmək üçün əsas qalıq deyil. Digər hallarda, çox mühafizəkar əvəzedicilər edə və zülalın funksiyasını tamamilə məhv edə bilərsiniz (çox vaxt bunlar zülalların aktiv yerlərində olan amin turşularıdır). Məsələn, lösindən valinə mutasiya kimi incə bir şey fermentin aktiv sahəsinin formasını incə şəkildə dəyişdirə və məsələn, onun müəyyən bir inhibitorla bağlanmasına mane ola bilər (dərmanlara qarşı müqavimətin inkişafında belə hallar tez-tez olur).

Ancaq ümumi bir qayda olaraq, oxşar xüsusiyyətlərə malik olan bir amin turşusunun digəri ilə əvəz edilməsi problem yaratma ehtimalını azaldır. Hidrofobiklik nəzərə alınmalı bir meyardır, lakin bu, yeganə meyar deyil. Məsələn, alanin kimi kiçik bir amin turşusunun fenilalanin kimi böyük bir amin turşusu ilə əvəz edilməsi mütləq problemlərə səbəb ola bilər (məsələn, alanin zülalın başqa bir bölgəsinə sıx şəkildə yığılarsa, böyük fenilalanin qablaşdırmaya sterik olaraq mane ola bilər).

Bu barədə bir mütəxəssisdən eşitmək maraqlı olardı - mənim anlayışım odur ki, hidrofobik qrupu digəri ilə (məsələn, leysinlə valinlə) dəyişdirən mutasiya zülal funksiyasını çox dəyişmir. Bir lizini sisteinlə əvəz etmək * funksiyanı əhəmiyyətli dərəcədə pozur.

Yəni mənim anlayışım budur ki, amin turşularının yerdəyişmələri hidrofobikliyə əsaslanaraq yaxşıdan tutmuş advsersə qədər dəyişir- yeganə meyar budurmu? Sistein eyni zamanda disulfid bağları ilə də məşğul olur. Dediyim kimi, bir mütəxəssisdən eşitmək istərdim.

Yggg-in qeyd etdiyi kimi, bu, mürəkkəbdir. Həll olunan zülalların səthində qütb qalıqları var, buna görə də həll olunmayan və ya daha az həll olunana keçmək problemlər yarada bilər.

Hidrofobiklikdə az dəyişiklik olsa belə sterik qarşılıqlı təsir hələ də problem yarada bilər. Məsələn, kolaj kiçik ölçülərinə görə hər 4-cü qalıqdan (Gly-x-y) glisin istifadə edir, tropokollagen sarmalının sıx bağlanmasına imkan verir. Onu oxşar qütb xassələri (alanin və ya valin kimi) olan digər kifayət qədər kiçik amin turşusu ilə dəyişdirsəniz belə, sterik maneə spiralın düzgün qablaşdırılmasına mane olur və siz http://en.wikipedia.org/wiki/Ehlers% ilə nəticələnirsiniz. E2%80%93Danlos_sindromu & quot [Sınıq].

Bu səbəbdən genetikada və ya biokimyada amin turşularının mutasiyadan bütün dəyişikliklərini missensiya mutasiyaları hesab edirik. Yalnız fitnessə olan təsirlərini geriyə baxdıqda bunu 'səssiz' (təbii seçmə) mutasiya hesab edə bilərik.

Sağ olun, uşaqlar. Mənim yeganə məlumatım sahəyə yönəldilmiş mutagenezdir və görünür, məsələn, bağlayıcı sahə fəaliyyətini və ya ümumiyyətlə protein funksiyasını qurmaq üçün istifadə olunan razılaşdırılmış əvəzetmə dəsti var:

Protein qatlanması ilə bağlı gördüyüm yeganə kəmiyyət işi çox idi. keyfiyyətcə.

İndiki problem, zülalların zülal qatlanmasını dəqiq (ən azı hələlik) proqnozlaşdırmaq üçün çoxsaylı qalıqlar və mövcud mühitlər arasında çoxlu qarşılıqlı əlaqəyə malik olmasıdır. Əminəm ki, daha kiçik zülallar üçün (məsələn, alfa sarmalları və beta vərəqələri kimi) müəyyən dərəcədə (əslində alfa sarmalı olan kimi) edilə bilər, lakin daha böyük zülallar üçüncül və hətta dördüncüllüdür. strukturu.

Çünki zülallar sintez olunarkən qatlanmağa başlayır. Böyüyən bir iplik kimi düşünün. İplik qısa olduqda, mövcud olanlar üzərində qarşılıqlı əlaqə baş verəcək. Erkən qatlama səbəbiylə 'bağlanan' hazır məhsulla müəyyən bir qarşılıqlı əlaqənin olmasını istəyə bilərsiniz. Bir şairə daxil olun.

Şaperonların çoxlu işi var, təkcə qatlama deyil, həm də bağların yenidən qurulması. Məsələn, potensial olaraq meydana gələ biləcək başqaları olmasına baxmayaraq, bir sistein disulfidin başqa bir müəyyən sisteinlə bağlanmasını istəyə bilərsiniz. Beləliklə, bu bağları yenidən təşkil etmək üçün protein disulfid izomerazalarınız var.

Digər şaperonlar sadəcə tərcümədən sonrakı modifikasiya qatlanmasının müəyyən növlərində kömək edirlər. Oksidləşdirici qatlama və s

Xeyr, çünki fikir ondan ibarətdir ki, zülalı düzgün formada əldə etdikdən sonra digər qarşılıqlı təsirlər (məsələn, həll olunan zülalın kənarındakı qütb qarşılıqlı təsirləri) öz formasını qoruyur. Bu, xüsusilə hidrofobik interyerə malik olan həll olunan zülallar üçün doğrudur, belə ki, hidrofobik qarşılıqlı təsirlər zülal-sulu mühitin entropiyasını artıraraq formasını qorumağa çox kömək edir.

Protein quruluşunu proqnozlaşdırmaq üçün iki ümumi yanaşma var. Birinci yanaşma, biologiyanın təməlində duran mərkəzi prinsipdən ilhamlanır: təkamül. Bu yanaşmalar üçün, oxşar ardıcıllığa malik olan zülalların ortaq bir atadan əmələ gəldiyini və ehtimal ki, eyni və ya oxşar quruluşa sahib olduğunu zənn edərək hədəf zülalınıza ardıcıl olaraq bənzəyən zülallar axtarırsınız. Axtarış vuruşlarını məlum protein strukturlarının məlumat bazaları ilə müqayisə edərək, homoloji model adlanan şeyi yaradan hədəflərin quruluşunu yaxından əlaqəli vuruşların strukturlarından keçirərək modelləşdirmək olar.

Digər ümumi yanaşma daha çox fizika/kimya üzərində qurulub. Burada, bir zülaldakı müxtəlif kimyəvi qruplar arasındakı qarşılıqlı təsirlərin enerjilərini təyin edən "güc sahəsi" ilə başlayırsınız. Daha sonra zülalın bükülmüş vəziyyəti olduğunu düşündüyünüz amin turşusu zəncirinin ən aşağı enerji konfiqurasiyasını axtarmaq üçün Monte-Karlo üsullarından istifadə edirsiniz. Axtarmaq lazım olan enerji mənzərəsi çox kobud olduğu üçün Monte-Carlo simulyasiyalarını çətinləşdirə biləcək bir çox yerli minima ehtiva etdiyi üçün bu çətin məsələdir. Bu yanaşma, kiçik zülalların quruluşunu ilk prinsiplərdən proqnozlaşdırmaq üçün uğurla istifadə edilmişdir, bu da özlüyündə təsir edici bir uğurdur.

Aydındır ki, bu iki yanaşma daha da uğurlu olmaq üçün birləşdirilə bilər: homoloji modelləşdirmə zülal strukturunun yaxşı ilkin təxminini yarada bilər və sonra Monte-Karlo metodları ilə dəqiqləşdirilə bilər.

Bununla belə, bu yanaşmalarla bağlı problem odur ki, onlar sizə zülal qatlanmasının faktiki mexanizmi haqqında çox məlumat vermirlər (bu, xüsusilə biologiyadan ilhamlanan yanaşma üçün doğrudur, bəziləri Monte-Karlo simulyasiyalarından istifadə edib. protein qatlanması). Protein qatlanmasını hesablamaqla simulyasiya etmək üçün molekulyar dinamikanın hesablamalarını aparmalısınız. Burada öyrənmək istədiyiniz zülalı alırsınız və güc sahənizdən istifadə edərək sistemdəki bütün atomlar arasındakı qüvvələri hesablayırsınız, sisteminizdəki hər bir atom üçün Newton tənliklərini yazırsınız, atomların bir az hərəkət etməsinə icazə verin, bütün qüvvələri yenidən hesablayın və təkrarlamaq. Qüvvələrin yenidən hesablanması arasındakı addım ölçüləri çox kiçik olmalıdır (


Uzun müddət Gəlir

Elm mövzusunda çoxlu suallar olduğu üçün araşdırılan kəşfin "uzun müddətdir davam edən bir sual" ı həll etdiyinə dair bir ifadə ilə başlayan elmi məqalələr tapmaq qeyri-adi deyil. Yalnız araşdırıla biləcək bir çox problem var, qaynaqlar məhduddur, buna görə də bəzi suallar yalnız növbədə gözləmək məcburiyyətindədir. Bəzən maraq az olan bir sahədə sual yaranır, digərlərində isə bu, kifayət qədər məlumatın və ya onun həlli üçün düzgün vasitələrin olmaması ilə bağlıdır. Məsələn, müəyyən bir bal arısı edən bir məsələ var (Apis mellifera) kraliça olmaq? Sadə, lakin dəqiq olmayan cavab budur ki, kral jeli bu işi görür, çünki bu, kraliçanın yarandığı sürfələrə verilir. Ancaq jelly, lipidlərin, şəkərlərin, mineralların və zülalların su əsaslı kompleks bir qarışığıdır. Gene Robinson (2011: s. 454) qeyd etdiyi kimi: "Güclü elmi və iqtisadi marağa baxmayaraq, bu əlamətdar transformasiyaya səbəb olan arı südünün tərkibindəki spesifik maddələr indiyə qədər aşkar edilməmişdir."

Problemi həll etməyə kömək edən bir ipucu, jellyin gücündə temperaturla əlaqədar fərqlərin olduğunu və 30 gündən sonra 40 ° C-də saxlanıldıqda tədricən təsirini itirməsi idi. Müxtəlif komponentlər bir -birindən ayrılaraq bu şərtlər altında saxlanıldıqda, bir zülal jele gücündə olduğu kimi pisləşdi. Zülal royalaktin adlanır və sürfələrlə qidalandıqda klassik ana arı effektlərinə səbəb olur: inkişaf müddətinin qısalması, kütlənin artması və bəlkə də ən əsası daha böyük yumurtalıqlar. Qəribəsi odur ki, nə vaxt Drosophila sürfələr royalaktinlə qidalanır, onlar da ana arıya çevrilirlər, baxmayaraq ki, bu növdə ana arılar yoxdur. Bəs zülalları milçəklərə belə verməyə tədqiqatçılar nə sahib idi? Bu qədər iş görülüb Drosophila Tədqiqatçıların düşündükləri genetika və inkişaf, bu sistemin, kralaktinin təsirlərini necə meydana gətirdiyinə dair bəzi ipuçları verə biləcəyini və haqlı olduqlarını söylədi. Gen ifadəsinin RNT müdaxiləsi və digər genetik nəzarət faktorlarının birləşməsindən istifadə edərək, royalaktinin piy cisimlərində epidermal böyümə faktoru reseptoru (EGFR) vasitəsilə siqnalı stimullaşdırdığını aşkar etdilər. Sonra EGFR hüceyrə ölçüsünü və ömrünü idarə edən fermentləri aktivləşdirir. Nəhayət, onlar royalaktinin bu növdə də EGFR vasitəsilə işlədiyini göstərmək üçün arılarda EGFR geninin RNT müdaxiləsindən istifadə etdilər.

Robinson bu araşdırmanı nəzərdən keçirərkən, 1948-ci ildə ana arıların inkişafı ilə bağlı tədqiqatların illər ərzində apardığı dönüşləri və dönüşləri təsvir edir. Drosophila. Kral jelinin iştirak etdiyinə dair bir neçə göstəriş var idi, lakin heç vaxt kasta təyin edilməsi ilə bağlı qəti nəticələrə gətirib çıxarmadılar. Sonra tədqiqatın diqqəti gənc hormona və hətta insulinlə əlaqəli siqnal yollarına keçdi. Bu, araşdırmaların irəli gedə biləcəyi, lakin hələ də məsələnin mahiyyətinə çatmadığı dönüşlərin və dönüşlərin əla bir nümunəsidir. Araşdırma, həqiqətən, qaranlıqda ağlamaq deməkdir və bəzən hədəfdən uzaqlaşa bilər və buna doğru irəliləyişin haradan gələcəyini təxmin etməyi çətinləşdirir. Toyuq və zebra balığından istifadə edərək talidomid üzərində işdə olduğu kimi, model orqanizmlərin əhəmiyyəti Drosophila yenidən vurğulanır. Tədqiqatçıların eyni canlılara diqqət yetirməsinin bir səbəbi var: bilik həqiqətən daha çox bilik əldə edə bilər.


Universal blog

Rəyçi:
Bu, biokimya həyəcanını anlamaq və insan sağlamlığı ilə əlaqəsini anlamaq üçün əla bir kitabdır. Stryer’s kitabı biokimyanı tamamilə fərqli bir şəkildə təqdim edir. Ənənəvi olaraq bir mövzunu digərinin ardınca təqdim etmək əvəzinə, o, hər bir fəsildə həmin fəsildəki materialın izahı və xarakteristikası üçün təmsil olunan molekul və ya sistem təqdim edir. Məsələn, zülalların üçölçülü quruluşunu izah etmək üçün hemoglobin və miyoqlobin, fermentlərin təsirini izah etmək üçün lizozim və kimotripsin və bir çox başqaları. Hər bir nümunə həyatda və maddələr mübadiləsində rolu və funksiyası nəzərə alınmaqla tənqidi şəkildə seçilir. Bu məsələni çox maraqlı və praktik edir. Buna paralel olaraq xəstəliklərin və biokimyəvi pozğunluqların təsviri, eləcə də tarixi perspektivlər verilir. Sonuncu hissə, molekulyar fiziologiya, canlı orqanizmlərdəki əsas biokimyəvi proseslərin aydın bir ifadəsini verir. Əslində kitabdakı bütün fikir fizioloji bir fikirdir. Kitab əslində ənənəvi dərslik olan Lehningerdən fərqlidir. Lehninger bir giriş kitabı olaraq əla olsa da, Stryer, insan metabolizması və həyatına həyəcan verici bir ekskursiya olaraq baxılmalı olan bir elm olaraq biokimyanı öyrənmək istəyirsinizsə oxumaq üçün bir kitabdır.

Yeni nəşrin icmalı (Berg, Tymockzo):
Stryer -in əvvəlki nəşri üçün daha əvvəl əlverişli bir araşdırma yazmışdım. Mən də işimi son buraxılışa buraxıram. Jeremy Berg və John Tymoczko, hər iki təcrübəli müəllif, Lubert Stryer ilə birlikdə bu dəfə sınanmış və əhatəli bir kitab hazırlayır. Mənim kimi, fermentlərin və zülalların həyatın sirlərini anlamağın açarı olduğuna inanan birisənsə, bu kitab sənin üçündür. Bəzi digər kitablar kimi nuklein turşusu kimyası biokimyasını əhatə etməsə də, mən inanıram ki, biologiyada növbəti inqilab bizim SİSTEMLƏR haqqında anlayışımızdan asılı olacaq. Genlərin başa düşülməsi biliyə imkan vermək üçün çox vacib olsa da, əgər həqiqətən biokimyəvi sistemlərdə baş verən bütün faktiki hərəkətləri nəzərə alsanız, demək olar ki, hamısı fermentlər və reseptorlar vasitəsilə həyata keçirilir. Stryer ’s yeni nəşrində bu möhtəşəm bioloji agentlərin quruluşunu və funksiyasını izah edən zülal və fermentlərin yüzlərlə şəkli və müzakirəsi var. Kitab, əvvəlki nəşrini çox yaxşı hala gətirən qısa və hərtərəfli üslubu hələ də qoruyub saxlamışdır. Yenə də kitab dərslik və tibbi biokimya arasında yaxşı tarazlıq yaradır ki, bu da onun böyük gücüdür. Kiçik qutular və yan müzakirələr dərman maddələr mübadiləsi və xəstəliklə əlaqəli ən maraqlı hadisələri işıqlandırır. Yan nöqtə olaraq, müəlliflərin daxil etdiyi nuklein turşusu biologiyası ilə bağlı müzakirələr özlüyündə olduqca yaxşıdır. Biokimya elmi tədqiqatların ən həyəcanlı sahələrindən biridir. Bunun səbəbi, hər şeydən əvvəl, fənlərarası əlaqənin yüksək olması, üzvi və qeyri -üzvi kimya, fiziki kimya və fizika və əlbəttə ki, biologiya ilə möhtəşəm bir sinerjiyə sahib olmaqdır. İkincisi, Biokimya fövqəladə dinamik bir mövzudur və biyokimya bilikləri hər beş ildən bir ikiqat artır. Biokimyadakı kəşflər tibb elminə birbaşa təsir göstərir. 21 -ci əsrdə, bizə həyatın işinə dair köklü bir anlayış vəd etməyə davam edir və hər hansı bir yaxşı biokimya kitabı bu həyəcanı oxucuya ideal şəkildə çatdırmalıdır. Bu edir. Nəticə budur ki, həyat adlanan möcüzədən həyəcanlanmaq və bunu rasional şəkildə etmək istəyirsinizsə, Stryer hələ də ən yaxşılarından biridir. Ümid edirəm ki, belə də davam edəcək.


Giriş

Bir zülalın 3D quruluşu, əsasən 1 amin turşusu ardıcıllığı ilə müəyyən edilir. Bununla belə, zülal strukturunu yalnız ardıcıllıqla proqnozlaşdırmaq olduqca çətindir 2 . Zülal strukturu onun funksiyasının təhlili və dərman və/və ya ferment dizaynı 3,4,5 kimi bir çox tətbiqlər üçün kritik olduğundan, mürəkkəb ardıcıllıq-struktur əlaqəsini başa düşmək hesablama biologiyasında ən böyük problemlərdən biridir 6,7,8. Dəqiq protein quruluşu və funksiya proqnozu, qismən ikincil quruluş proqnozunun dəqiqliyinə əsaslanır 9,10,11,12.

Protein ikincil quruluşu (SS), zülalların polipeptid onurğasının lokal uyğunlaşmasına aiddir. İki müntəzəm SS vəziyyəti var: 60 ildən çox əvvəl Pauling 13 tərəfindən təklif edildiyi kimi alfa-sarmal (H) və beta-strand (E) və düzensiz bir SS tipi: coil bölgəsi (C). Sander 14 SS-ni 8 incə ştata təsnif etmək üçün DSSP alqoritmini işləyib hazırladı. Xüsusilə, DSSP sarmal üçün 3 növ təyin edir (3 üçün G10 spiral, alfa-spiral üçün H və pi-sarmal üçün I), zəncir üçün 2 növ (beta-tel üçün E və beta-körpü üçün B) və rulon üçün 3 növ (beta-dönüş üçün T, yüksək əyrilik döngəsi və S üçün) Düzensizlik üçün L). Ümumilikdə, zülalın ikincil strukturu birincili ardıcıllığı və üçüncü quruluşu birləşdirən körpü kimi qəbul edilə bilər və beləliklə, bir çox struktur və funksional analiz alətləri tərəfindən istifadə olunur 15,16,17,18.

Protein SS proqnozu geniş şəkildə tədqiq edilmişdir 10,11,12,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35. Həm 3 ştatlı SS-ni, həm də 8 vəziyyətli SS-ni proqnozlaşdırmaq üçün bir neçə hesablama metodu işlənib hazırlanmışdır. Eyni zamanda, 8 dövlət proqnozu daha ətraflı yerli struktur məlumatı təmin edə bilər 33,34,36 . Holley & Karplus 19 və Qian & Sejnowski 20 SS-i proqnozlaşdırmaq üçün neyron şəbəkələrdən (NN) istifadə edən ilk ola bilər, onlardan sonra bir neçə başqa 19,21,23,24,37 . SS proqnozunda ən əhəmiyyətli inkişaf Rost & amp Sander 23 və Zvelebil tərəfindən əldə edildi və s. 35 çox ardıcıl düzülüşündən əldə edilən ardıcıllıq profilindən istifadə etməklə 38,39,40 . Jones və s. 24, PSI-BLAST ardıcıllıq profilini 41 daxil edən və əldə edən 2 mərhələli PSIPRED sinir şəbəkəsi metodu hazırladı.

3 vəziyyətli SS proqnozu üçün 80% dəqiqlik. Digər maşın öyrənmə üsullarına 26,34,37 (məkan asılılığını tuta bilən), ehtimal olunan qrafik modelləri 25,29,42, dəstək vektor maşınları 27,28,30,43 və gizli Markov 22,31 modelləri daxildir.

Bu yaxınlarda Baldi və s. 34, həll edilmiş strukturlardan şablon olaraq istifadə edərək daha yaxşı dəqiqlik əldə edə biləcək SS proqnozu üçün şablon əsaslı bir üsul təqdim etdi. Ancaq yaxın şablonlar olmadıqda, Baldi metodu PSIPRED -dən bir qədər pis işləyir. Cheng və s. 44, hər bir təbəqənin məhdudlaşdırılmış Boltzmann maşını (RBM) 45 olduğu və nəzarətsiz bir şəkildə ziddiyyətli ayrılıq 46 ilə öyrədildiyi tipik bir dərin inanc şəbəkəsi modelindən istifadə edərək 3 dövlətli SS proqnozuna dərin öyrənmə yanaşması təklif etdi. Zhou & amp Troyanskaya 36, ​​ən yaxşı bildiyimizə görə ən yaxşı 8 vəziyyətli proqnozlaşdırıcı ola bilən nəzarət edilən generativ stokastik bir şəbəkə istifadə edərək 8 dövlətli SS proqnozuna başqa bir dərin öyrənmə yanaşmasını bildirdi. Bununla birlikdə, nə Cheng, nə də Zhou, 3 vəziyyətli proqnoz üçün 80% -dən daha yaxşı bir dəqiqlik bildirmədilər.

SS proqnozu ümumiyyətlə 3-cü və ya 8-dövlətli ikincil quruluşun düzgün proqnozlaşdırıldığı qalıqların faizini ölçən Q3 və ya Q8 dəqiqliyi ilə qiymətləndirilir 44. İndiyə qədər ab initio proqnozu üçün ən yaxşı Q3 dəqiqliyi (yəni şablonlara icazə verilmir)

PSIPRED və JPRED 47,48 kimi bir neçə digər müasir yanaşma ilə əldə edilən 80%. Bu uzunmüddətli rekordu qıra biləcək bir metod hazırlamaq çox çətindir. Bunun səbəbi, mövcud metodların nisbətən dayaz arxitekturaları kompleks ardıcıllıq-quruluş əlaqəsini yaxşı modelləşdirə bilməməsidir. Alternativ olaraq, 3 vəziyyətli SS proqnozu, SS seqmentinə əsaslanan dəqiqlik kimi şərh edilə bilən üst-üstə düşmə (SOV) skoru ilə də ölçülə bilər. SOV SS seqmentinin sonunda kiçik səhv proqnozlar verməyə imkan verir, lakin SS seqmentinin orta bölgəsində yanlış proqnozlar üçün daha çox cəza verir 49 .

Bu yazıda biz həm 3 ştatlı, həm də 8 ştatlı SS proqnozu üçün DeepCNF (Deep Convolutional Neural Fields) maşın öyrənmə metodunu təqdim edirik. DeepCNF, həm mürəkkəb ardıcıllıq-quruluş əlaqəsini, həm də bitişik qalıqlar arasında SS etiket korrelyasiyasını tutan həm şərti sinir sahələrinin (CNF) 50, həm də dərin konvolyusional neyron şəbəkələrinin (DCNN) 51 üstünlüklərini özündə birləşdirir. DeepCNF, qonşu SS etiketləri arasında qarşılıqlı asılılığın modelləşdirilməsində şərti təsadüfi sahələrə (CRF) 52 və CNF 33-ə bənzəyir. Bununla belə, DeepCNF, CNF-də istifadə olunan dayaz neyron şəbəkələrini əvəz etmək üçün DCNN-dən istifadə edir ki, o, giriş xüsusiyyətləri və çıxış etiketləri arasında çox mürəkkəb əlaqəni tuta bilsin. Bu DCNN daha uzun diapazonlu ardıcıllıq məlumatlarını da daxil edə bilər (bax Şəkil 1 və 2).

Tipik bir dərin sinir şəbəkəsi (A) konvulsion dərin sinir şəbəkəsinə qarşı (B). Hər ikisi eyni pəncərə ölçüsünü istifadə etdikdə, konvulsion dərin sinir şəbəkəsi tipik bir dərin sinir şəbəkəsinə nisbətən daha uzun diapazonlu məlumatları tuta bilər.


Ana südü ilə qidalanan körpələrdə bağırsaq mikrobiotası

Nina Kirmiz, David A. Mills, Probiotics, Prebiotics, and Synbiotics, 2016

10 Bifidobakteriyalar tərəfindən İnsan Südünün Glikokonjugatlarının İstehsalı

Ana südü qlikoproteinləri bağırsaq mikrobiotasının formalaşmasında rol oynaya bilər (Garrido et al., 2013a). Fərqli tədqiqatçılar bakteriyaların glikokonjugatları parçalamaq və dəyişdirmək qabiliyyətini araşdırmışlar (Garrido və digərləri, 2013a Hoskins və digərləri, 1985 Variyam və Hoskins, 1981). Maraqlıdır ki, süd qlikoproteinlərinin bifidobakteriyaları zənginləşdirdiyi göstərilmişdir (Hernandez-Hernandez et al., 2011 Kim et al., 2004 Petschow et al., 1999 Smilowitz et al., 2014). Məsələn, laktoferrinin böyüməyə kömək edən təsiri var Bifidobakteriya spp. (Kim et al., 2004). Əlavə olaraq, laktoferrindən əldə edilən xüsusi süd peptidlərinin bifidobakteriyaların böyüməsini stimullaşdırdığı iddia edilir (Liepke et al., 2002).

Bəzi tədqiqatlar bifidobakteriyalar tərəfindən glikoproteinlərin parçalanması ilə əlaqəli mexanizmləri aydınlaşdırmağa yönəlmişdir (Garrido və digərləri, 2012b, 2013a Kiyohara və digərləri, 2012). Körpə ilə əlaqəli bifidobakteriyalar endo-β-N.-asetilglukosaminidazların sərbəst buraxılması N.-glikoproteinlərdən glikanlar (Garrido və digərləri, 2012b). Xüsusilə, endo-β-N.-asetilqlukosaminidazanın izolatlarında olması B. uzunqulaq, B. infantis, və B. breve bu suşların model glikoprotein iribuynuzlu ribonukleaz B (Rnase B) deqlikozilləşdirmək qabiliyyəti ilə əlaqələndirilir (Garrido et al., 2012b). Kimdən B. infantis ATCC 15695, endoqlikozidaz EndoBI-1 (qlikozil hidrolaza ailəsi 18) qlikoproteinlərdə olan N-əlaqəli qlikanların bütün əsas növləri üzərində fəaliyyət göstərir (Garrido et al., 2012b). Bu ferment, insan laktoferrin, IgA və IgG kimi insan südü glikoproteinlərində və fərqli qlikosilasyon tipli glikoproteinlərdə aktivliyə malikdir (Garrido və digərləri, 2012b). Bundan əlavə, bifidobakteriyaların bəzi suşları müsini poza bilir (Crociani və digərləri, 1994 Hoskins və digərləri, 1985). Kimdən B. bifidum JCM1254, α- romanıN.-acetylgalactosaminidase, NagBb (glycosyl hydrolase family 129), was identified and shown to cleave specific O-linked glycans that can be found in mucin ( Kiyohara et al., 2012 ).


Protein misfolding in hypertonic stress: new insights into an old idea. Focus on “Genome-wide RNAi screen and in vivo protein aggregation reporters identify degradation of damaged protein as an essential hypertonic stress response”

water is the most abundant molecule of the body, around 60% by weight. Volume and composition of cellular water, also known as internal milieu, are critical factors that affect cellular function because cellular water is the medium in which the majority of biochemical reactions take place. How cells adapt to hypertonic environment is an important subject that has been studied for a long time. The immediate consequence of exposure to a hypertonic environment is loss of cellular water due to osmosis. The loss of water results in two profound changes in the intracellular milieu: reduced volume and increased ionic strength. Macromolecular crowding (7) due to reduced cell volume and elevated ionic strength (9) have been considered to be the central elements of “hypertonic stress” because they are believed to perturb protein function based on observations made in test tubes and theoretical considerations. In a stunning revelation, a recent report (1) provides direct support for this old idea plus unexpected new insights.

Upon exposure to extreme hypertonic environment, animals or cells die in a dose-dependent manner. The threshold is a little over 400 mM NaCl for the nematode Caenorhabditis elegans (1) and � mosmol/kg for cultured mammalian cells (6). Both apoptosis and necrosis have been shown in the hypertonicity-induced cell death (2, 6). Choe and Strange (1) present an elegant and comprehensive body of work which demonstrates that indeed protein misfolding and protein aggregates are central features of hypertonic stress in C. elegans. The investigators performed genome-wide screen in C. elegans to find those genes of which their expression was required for survival under hypertonic conditions. The expression of 19,000 genes was individually knocked down using RNA interference followed by exposure to a hypertonic condition in which control animals display better than 90% survival. A total of 49 genes were found to significantly reduce survival when knocked down with the RNA interference. The investigators infer that these 49 genes are required for survival in hypertonicity. They are named Hos (hypertonic sensitive). Nearly half of the Hos genes (22 of 49) are predicted to function in removal of damaged proteins as they are either critical components of lysosomes and proteasomes, two organelles that degrade damaged proteins, or proteins that sort and deliver substrates to the organelles. Using model polyglutamine substrates in vivo, the investigators directly showed that hypertonicity induced protein aggregation in a manner dependent on reduced volume and elevated ionic strength. There was an excellent correlation between protein aggregation and reduced cell survival when expression of Hos genes were individually knocked down providing undisputable support that survival under hypertonicity required the ability of remove damaged proteins. In addition, hypertonicity caused a global increase in ubiquitination of cellular proteins. These results demonstrate that protein aggregates are produced under hypertonic conditions, and their removal by lysosomes and proteasomes is critical for survival.

Much effort has been directed to understanding how animals and cells adapt to hypertonicity. Most animals and cells are capable of adapting to extreme hypertonicity if hypertonicity is increased gradually over a sufficient period of time. The time is required for induction of adaptive mechanisms. The best characterized adaptive mechanism is the cellular accumulation of organic osmolytes. Both in C. elegans and mammals, hypertonicity induced gene expression is critical for the organic osmolyte accumulation. In C. elegans, the key event is induction of the GPDH gene that encodes glycerol 3-phosphate dehydrogenase, the rate-limiting enzyme in the biosynthesis of glycerol, which is the major organic osmolyte in the animal (4). In mammalian renal medulla, stimulation of the transcription factor TonEBP (tonicity-responsive enhancer binding protein) in response to local hypertonicity leads to induction of those genes encoding plasma membrane transporters for organic osmolytes (sodium-inositol cotransporter, sodium-chloride-betaine cotransporter, and sodium-chloride-taurine cotransporter) and rate-limiting biosynthetic enzymes (aldose reductase for sorbitol and neuropathy target esterase for glycerophosphocholine) (see Ref. 3 for a recent review). Because of inherent low membrane permeability, the organic osmolytes are trapped inside the cell promoting osmosis to regain volume and restoration of ionic strength. As such, cellular accumulation of organic osmolytes directly neutralizes the sources of stress. Indeed, when the nematodes were pretreated for a couple of days in mild hypertonicity of 200 mM, the animals became dramatically resistant to protein aggregation (1) and death (4) in response to subsequent extreme hypertonicity.

Whereas the report provides a satisfying cell biological and biophysical support for an old concept of protein damage by hypertonicity, it raises new questions as any good scientific discovery does. Previously studies by the same lab suggested that disturbances in protein homeostasis triggered by interference in protein synthesis, folding, or degradation signal to the induction of the GPDH gene (5). Does this mean that protein misfolding and/or protein aggregation is the signal for the induction of GPDH in response to hypertonicity? Another intriguing question was discussed in the paper: are the protein quality control pathways regulated by hypertonicity? If so, this should add to the adaptive process (see Fig. 1 ). The use of polyglutamine substrates is notable in that these are model substrates for the polyglutamine neurodegenerative diseases that develop in aging (8). Are the same cellular pathways involved in protein damage induced by both aging and hypertonicity? What are signals and pathways responsible for cell death in response to accumulation of damaged proteins? This question is actively pursed in the field of neurodegenerative diseases such as Huntington's disease and amyotrophic lateral sclerosis. Thus it is not far-fetched to expect that cellular response to hypertonicity share the same pathways with age-induced neurodegenerative diseases.

Nature of hypertonic stress and adaptive cellular response in Caenorhabditis elegans. Cell shrinkage due to osmosis causes protein misfolding and accumulation of protein aggregates leading to cell death. Glycerol 3-phosphate dehydrogenase (GPDH), a rate-limiting enzyme in glycerol biosynthesis, is induced by hypertonicity leading to cellular accumulation of glycerol and restoration of cell volume and ionic strength. Two prominent questions raised are shown: whether the protein misfolding and aggregation are the signal for the induction of GPDH, and whether protein quality control pathway is induced in response to hypertonicity.


Reviewer’s comments

Reviewer 1: Dr. Henri Grosjean (nominated by Dr. P. Lopez-Garcia)

In this manuscript, the authors hypothesize that the specific functions assigned to the 2′-3′ hydroxyls during peptide bond formation on the ribosome has co-evolved with the mechanism of tRNA aminoacylation and editing activities by the 2 classes of aminoacyl-tRNA synthetases (aaRSs), and with the isomerase activity of EF-Tu employing a mixture of the 2′(3′)-aminoacyl-tRNA isomers as substrates. Their main idea of the paper is that the true catalysts of peptide bond formation on the ribosome are the aminoacylated tRNA molecules, the aaRSs and the PTC of ribosome mainly allowing the proper positioning of the aa-tRNAs with the respective active sites. In other words, the tRNA molecule merely functions as a ribozyme, an idea that fits with the now generally admitted hypothesis that ancient protein synthesis machinery was governed by RNA. This paper is a logical prolongation of an earlier work (J. Theor Biol-2004) more focused on the coevolution hypothesis between amino acid biogenesis, aaRSs and the genetic code. These two papers complete each other very well. The present manuscript is clearly written, and while no experimental evidences are provided, the hypothesis is convincing.

Minor remarks: Page 8 GCA ancient codon? This should be developing a bit because the argument is not obvious. Page 9 > > 20° should be 20°C of course. Page 15, cys-editing should be written cis-editing (this mistake occurs 3 times in the text).

Authors’ response: We accepted all the remarks of Reviewer 1, and corrected the text accordingly. As to the antiquity of the GCA codons, we added a few sentences at the end of that discussion, to clarify our arguments.

Reviewer 2: Prof. Manuel Santos (nominated by Prof. Yitzhak Pilpel)

In this hypothesis paper Mark Safro and Liron Klipcan put forward the hypothesis that the functions of the 2′and 3′ hydroxyls of the conserved tRNA 3′-terminal adenosine (A76) observed during peptide bond formation at the peptidyl transferase centre (PTC) of the ribosome co-evolved with the two modes of attack on the aminoacyl-adenylate carbonyl typical of the two classes of aaRSs and also with the isomerase activity of EF-Tu. The authors recognize the fundamental roles of the 3′-OH and 2′-OH groups in protein synthesis and develop their arguments with several examples that highlight the relevance of the 2′-OH and 3′-OH chemistry at the amino acid activation, editing, transfer to the elongation factor and PTC levels. This is an expected outcome of the 2′-OH and 3′-OH multilayered chemistry, it would be surprising if it worked in a different manner. The value of this highly descriptive hypothesis paper that reviews old concepts is that it highlights the overlooked chemistry of the 2′-OH and 3′-OH, bringing it to current debate. This is important and sufficient to recommend its publication. However, there are several aspects of the paper that should be improved before publication, namely:

1. The first part of the manuscript (including the abstract) is poorly written and should be improved. There are many grammatical errors along the manuscript.

2. On page-4, third paragraph, the authors state that “the ribosome is a spectacular fossil artefact”. Looking at the ribosome as a fossil artifact is simply wrong. This should be changed to make to sentence clear.

3. The 3 subheadings dedicated to the aminoacylation reaction, the aaRS classes and the early role of Class-II aaRS in genetic code translation should be fused into a single subheading and the text shortened. It is too descriptive and repetitive.

4. Page-14, second paragraph. The sentence “….transtion from statistically encoded proteins to error-prone translation” should be clarified. It does not make sense.

5. Page -14, third paragraph, additional references should be included. This is a highly speculative paragraph that could be improved.

Quality of written English: Needs some language corrections before being published.

Authors’ response: As to the criticism of the sentences on pages 4 and 14 we formulated them in more clear form by modifying the text thus: a) the sentence on page 4 now reads, “The ribosome is an ancient molecular machine governed by RNA” b) the corrected sentence on page 14 now reads, “A cornerstone in the evolution of the genetic code entails the transition from early proteins that may have been inherently statistical that is, one of several stereochemically analogous amino acids might have been brought to a given position in the polypeptide chain, to protein with unique sequences and 3D-structures.” According to the referee’s request we added references within the third paragraph on page 14 and 15.

The authors agreed with the referee’s suggestion to improve the first part of the manuscript by combining three subheadings of the manuscript dedicated to the aminoacylation reaction, the aaRS classes, and the early role of Class-II aaRS in genetic code translation, into a single section. We fully rewrote this part of the manuscript. While we agree with the reviewer that the introduction should contain a more comprehensive description of the translational apparatus, we would note that the modern system of genetic code translation, even at its simplest, is an extremely complex process, and includes a fair number of macromolecular components. A detailed description of even its major elements would increase the length of the manuscript dramatically.

Reviewer 3: Dr. Koonin E.V.

This article discusses a problem that is both enormously important and staggeringly hard, namely the origin of the modern-type translation system. The authors suggest propose several interesting ideas and make remarkable inferences. To me, the most striking point is that tRNAs effectively act as ribozymes in the modern translation system, both in the aminoacylation and in the peptidyltransferase reactions. Even if not entirely new, this is a startling conclusion, and I find it regrettable that the authors explicitly mention it only in passing, in the Concluding Remarks. The main point of the article, however, is the hypothesis that modern-type translation started with aminoacylation of 3′-OH of A76 in tRNAs that is facilitated by Class II aaRS. Subsequently, under this scenario, Class I aaRS that initially aminoacylate at 2′-OH of A76, followed by isomerization facilitated by EF-Tu, were added to the system. The idea that 3′-OH aminoacylation is primordial certainly is plausible, given that this is the final form in which aminoacyl-tRNAs participate in peptide synthesis. Furthermore, the association of Class II aaRS with chemically simple and supposedly primordial amino acids is compatible with the primacy of this class. However, the evidence of this primacy from protein sequence and structure comparison is weak at the very best. There is just as good a reason to believe that Class II aaRS evolved from coenzyme biosynthesis enzymes (biotin synthetase, same superfamily in SCOP) as there is for class I aaRS, it is just less well publicized. Furthermore, the fact that the substrate-binding domain of class I aaRS belongs to one of the most common, simple protein folds (the Rossmann fold) whereas Class II enzymes adopt a more rare and complex fold, might be used as argument for the primacy of Class I. Moreover, the author repeatedly imply that the transition from statistical peptide synthesis to modern type translation was brought about by the recruitment and diversification of the aaRS. This is extremely unlikely to be the case because both classes of the aaRSs seem to be rather late arrivals in the evolution of the respective protein folds, their emergence being antedated by extensive protein evolution [1,2]. The same holds for EF-Tu which belongs to a small branch within the huge GTPase superfamily [3]. Thus, counterintuitive as that might seem, apparently, there was a high-fidelity RNA-based translation system, and one would think that the roots of the key features of modern translation should be sought there. In that regard, it is very strange that the authors do not examine the properties of the small aminoacylating ribozymes which are among the most remarkable molecules that are relevant for the origin of translation. The GUGGC-3′ ribozyme indeed aminoacylates at 3′-OH [4] which is fully compatible with the primacy of this reaction.

Thus, the hypothesis proposed by the authors in itself is indeed plausible and deserves publication and discussion. However, in the present manuscript, much of the argument is missing, flawed, muddled or tangentially relevant. In addition to the major issues outlined above, I find the discussion of cysteine incorporation in Archaea (which the authors consider to be ancestral without any good reason) as well as the mechanism of PheRS to be largely irrelevant and more confusing than enlightening.

1. Aravind L, Mazumder R, Vasudevan S, Koonin EV: Trends in protein evolution inferred from sequence and structure analysis. Curr Opin Struct Biol. 2002, 12:392-399.

2. Aravind L, Anantharaman V, Koonin EV: Monophyly of class I aminoacyl tRNA synthetase, USPA, ETFP, photolyase, and PP-ATPase nucleotide-binding domains: implications for protein evolution in the RNA. Zülallar 2002, 48:1-14.

3. Leipe DD, Wolf YI, Koonin EV, Aravind L: Classification and evolution of P-loop GTPases and related ATPases. J Mol Biol 2002, 317(1):41-72.

4. Yarus M: The meaning of a minuscule ribozyme. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2011, 366:2902-2909.

a. Reviewer’s comment: “..the association of Class II aaRS with chemically simple and supposedly primordial amino acids is compatible with the primacy of this class. However, the evidence of this primacy from protein sequence and structure comparison is weak at the very best. There is just as good a reason to believe that Class II aaRS evolved from coenzyme biosynthesis enzymes (biotin synthetase, same superfamily in SCOP) as there is for Class I aaRS, it is just less well publicized. Furthermore, the fact that the substrate-binding domain of Class I aaRS belongs to one of the most common, simple protein folds (the Rossmann fold) whereas Class II enzymes adopt a more rare and complex fold, might be used as argument for the primacy of Class I”.

Answer: Indeed, we agree that aaRSs associated with class I and II aaRSs evolved at a time when some proteins and canonical folds were already well-established. These ancient proteins might be associated with coenzyme biosynthesis enzymes such as biotin synthetase, or with biosynthesis of fatty acid derivatives, for example. We previously showed that all structural domains of biotin synthetase have structural homologs in multi-domain β-subunit of PheRS. Remarkable similarity when all structural domains of one multi-domain protein appear to be constituents of the other multidomain protein supports a concept of a common ancestor for two different enzymes [1,2].

In our discussion, we entertain the proposal that class II aaRSs were the first to replace ribozyme-based aminoacylation. Considerable evidence exists in favor of this point: 1) the amino acids formed in the Miller experiment are mostly class II-related 2) the reconstructed chronology of amino acids introduction into the genetic code, as presented by E. Trifonov [3], strongly suggests the association of early amino acids with class II 3) the so-called, more ancient “second genetic code”, located in the stem-loop of the tRNA, is primarily recognized by class II aaRSs 4) our findings [4] suggest that organization of amino acid biosynthetic pathways, and clustering of aaRSs into different classes are intimately related to one another. A plausible explanation for such a relationship is dictated by early link between aaRSs and amino acid biosynthetic proteins. The aaRSs’ catalytic cores are highly relevant to the ancient metabolic reactions, namely to amino acid and cofactors biosynthesis. In particular it has been shown that class II aaRSs mostly associated with the primordial amino acids, while class I aaRSs are usually related to amino acids that evolved at a later stage [4]. The statement regarding the simplicity and structural priority of the Rossmann fold, at least, is non-trivial. For example it was hypothesized that aaRSs of two classes were originally associated with one common tRNA molecule [5,6]. Additionally, Carter and Duax in 2002 reported that complementary fragments of the specific DNA region in Achlya klebsiana code for proteins (not aaRSs) that have the same folds as class I and II synthetases [7].

1) Artymiuk PJ, Rice DW, Poirette AR, Willet P: A tale of two synthetases. Təbiət quruluşu. Biol. 1994, 1:758-760.

2) Safro MG, Mosyak, L: Structural similarities in the noncatalytic domains of phenylalanyl-tRNA and biotin synthetases. Protein Elmi. 1995, 4:2429-2432.

3) Trifonov EN: Consensus temporal order of amino acids and evolution of the triplet code. Gen. 2000, 261:139-51.

4) Klipcan L, Safro M: Amino acid biogenesis, evolution of the genetic code and aminoacyl tRNA synthetases. J. Theor Biol. 2004, 238:389-396.

5) Rodin S, Rodin A, Ohno S: The presence of codon-anticodon pairs in the acceptor stem of tRNAs. Proc Natl Acad Sci U S A. 1996, 93:4537-42.

6) Ribas de Pouplana L, Schimmel P: Aminoacyl-tRNA synthetases: potential markers of genetic code development. Trendlər Biochem Sci., 2001, 26: 591-6.

7) Carter CW, Duax WL: Did tRNA synthetase classes arise on opposite strands of the same gene? Mol Cell. 2002, 10:705–708.

b. Reviewer’s comment: “…I find the discussion of cysteine incorporation in Archaea (which the authors consider to be ancestral without any good reason) as well as the mechanism of PheRS to be largely irrelevant and more confusing than enlightening”.

Answer: Genome-wide analysis revealed that cysteine content was dramatically increased (a so- called “gainer” amino acid) only after the existence of LUCA, suggesting late incorporation of cysteine into the genetic code [8,9]. Indeed, in organisms using the standard CysRS-tRNA Cys pathway of aminoacylation, this probably is the case. However, our concept is that high cysteine content in methanogenic Archaea (considered being very ancient) and the way it forms Cys-tRNA Cys (via a tRNA-dependent pathway of cysteine biosynthesis, using L-phosphoserine as a precursor, and the class II aaRS SepRS [10]), suggests that cysteine was abundant in some ancient organisms. We used this example as an indication of the antiquity of tRNA-dependent pathways in such organisms. This point of view was supported very recently by results published by Zhang et. al. [11]: “These results indicate that tRNA-dependent Cys biosynthesis appeared 500 million years earlier (

3.5 Ga) than the tRNA-independent counterparts (

3.0 Ga), supporting a previous opinion that tRNA-dependent Cys biosynthesis had a very ancient origin (Klipcan et al., 2008)”.

8) Jordan IK, Kondrashov FA, Adzhubei IA, Wolf YI, Koonin EV, Kondrashov AS, Sunyaev S. A universal trend of amino acid gain and loss in protein evolution. Təbiət. 2005, 433:633-8.

9) Brooks DJ, Fresco JR. Increased frequency of cysteine, tyrosine, and phenylalanine residues since the last universal ancestor. Mol Hüceyrə Proteomikası. 2002, 1:125-31.

10) Sauerwald A, Zhu W, Major TA, Roy H, Palioura S, Jahn D., Whitman WB, Yates JR 3rd, Ibba M, and Soll D. RNA-dependent cysteine biosynthesis in archaea. Elm. 2005. 307:1969-1972.

11) Zhang H-Y, Qin T, Jiang Y-Y, Caetano-Anollés G. Structural phylogenomics uncovers the early and concurrent origins of cysteine biosynthesis and iron-sulfur proteins. J. Biom. Str. Dynamics, 2012 30:542–545.

c) Reviewer’s comment: “…This is extremely unlikely to be the case because both classes of the aaRS seem to be rather late arrivals in the evolution of the respective protein folds, their emergence being antedated by extensive protein evolution [12,13]. The same holds for EF-Tu which belongs to a small branch within the huge GTPase superfamily [14].

Answer: We completely agree with the reviewer’s remark that the RNA based translation system was already well-established thus, could be active without EF-Tu [15,16] and based on aaRSs ribozymes.

12) Aravind L, Mazumder R, Vasudevan S, Koonin EV: Trends in protein evolution inferred from sequence and structure analysis. Curr Opin Struct Biol. 2002, 12:392-399.

13) Aravind L, Anantharaman V, Koonin EV: Monophyly of class I aminoacyl tRNA synthetase, USPA, ETFP, photolyase, and PP-ATPase nucleotide-binding domains: implications for protein evolution in the RNA. Zülallar. 2002, 48:1-14.

14) Leipe DD, Wolf YI, Koonin EV, Aravind L: Classification and evolution of P-loop GTPases and related ATPases. J Mol Biol. 2002, 317:41-72.

15) Gavrilova LP and Spirin AS: Stimulation of "non-enzymic" translocation in ribosomes by p-chloromercuribenzoate. FEBS Lett. 1971, 17:324-326.

16) Gavrilova LP, Kostiashkina OE, Koteliansky VE, Rutkevich NM and Spirin AS: Factor-free (“Non-enzymic”) and factor-dependent systems of translation of polyuridylic acid by Escherichia coli ribosomlar. J Mol Biol. 1976. 101:537-552.

This referee made remarks regarding the grammatical imprecision, misspellings, and quality of the written English. We accepted all his suggestions, and made corrections accordingly. The manuscript was extensively edited by a scientific editor.


Videoya baxın: Altun Kitab.İslamın müqəddəs simaları- vəAzərbaycan klassikləri.Qiymətləri və satış ünvanımız. (Sentyabr 2022).


Şərhlər:

  1. Breasal

    deto da oxudu

  2. Arajind

    Mən necə edəcəyimi bilirəm ...

  3. Macnab

    I can say a lot on this subject.

  4. Shakree

    Əlbəttə. Yuxarıda göstərilənlərin hamısının izah etdiyi ilə razıyam. Bu sualı müzakirə edək. Burada və ya axşam.

  5. Alphonso

    You pytlivy mind :)



Mesaj yazmaq