1
จากพลวัตไฮเปอร์ไซเคิลสู่การแปลรหัสในยุคแรกเริ่ม
HYC-1979 Lesson 7: Translation, Which, Acids
00:00

สไลด์นี้อธิบายเชื่อมโยงพลวัตไฮเปอร์ไซเคิลเชิงนามธรรมเข้ากับสถานการณ์ระดับโมเลกุลในยุคแรกเริ่มที่เป็นรูปธรรม นั่นคือ ระบบการจำลองตัวเอง–การแปลรหัสแบบดั้งเดิมที่จัดเรียงเป็นไฮเปอร์ไซเคิลของ RNA โครงสร้างขั้นต่ำใช้สาย RNA ที่เข้ารหัสเอนไซม์รีพลิเคสหนึ่งตัวและฟังก์ชันซินทีเทสสี่ชนิด RNA ทำหน้าที่ทั้งเป็นแม่แบบ/ข้อความ และเป็นโมเลกุลตัวเร่งปฏิกิริยา/ปรับตัว ขณะที่โปรตีนที่ถูกเข้ารหัสนั้นทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาการคัดลอกและการสังเคราะห์เพปไทด์แบบดั้งเดิม

พจน์ของการจำลองตัวเองและการแปลรหัสที่ใช้ร่วมกันสามารถรวมเข้าเป็นฟังก์ชันการเจริญเติบโต共通เดียว ทำให้สมการไฮเปอร์ไซเคิลสามารถอธิบายระบบ RNA–โปรตีนแบบบูรณาการได้ อย่างไรก็ตาม การเข้ารหัสฟังก์ชันเหล่านี้เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ หาก RNA ยังคงเป็นอิสระต่อกันหรือเชื่อมโยงกันเชิงเส้นเท่านั้น สายพันธุ์ที่จำลองตัวเองได้เร็วกว่าหรือสายพันธุ์ปรสิตสามารถใช้ประโยชน์จากตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมได้ และชุดข้อความทั้งหมดจะเสื่อมสลายลงจากการแข่งขันภายใน

จากพลวัตไฮเปอร์ไซเคิลสู่การแปลรหัสในยุคแรกเริ่ม การเชื่อมโยงแบบเปิด / เชิงเส้น เสี่ยงต่อการถูกเอาเปรียบจากปรสิต สินค้าสาธารณะที่แพร่กระจายได้ โปรตีนที่ถูกเข้ารหัสถูกร่วมใช้โดย RNA ทั้งหมด R S1 S2 S3 S4 รีพลิเคส ซินทีเทส 1 ซินทีเทส 2 ซินทีเทส 3 ซินทีเทส 4 เอาเปรียบ RNA ปรสิต จำลองตัวเองเร็ว ฟังก์ชันน้อยกว่า ภาระของ mutant ร่วมกับการคัดเลือกทำให้ชุดเสื่อมสลาย กลุ่มอาจเจริญเติบโตในช่วงแรก จากนั้นผู้ร่วมมือก็สูญหายไป การเชื่อมโยงไฮเปอร์ไซเคิลแบบปิด ฟังก์ชัน การเจริญเติบโต ร่วม R S1 S2 S3 S4 รีพลิเคส ซินทีเทส 1 ซินทีเทส 2 ซินทีเทส 3 ซินทีเทส 4 การเจริญเติบโตกลายเป็นสมบัติของกลุ่มทั้งหมด การพึ่งพาอาศัยกันยับยั้งสายพันธุ์ปรสิต การแปลรหัส → ผลิตภัณฑ์โปรตีนที่แพร่กระจายได้ การเชื่อมโยงเชิงตัวเร่งปฏิกิริยา (วัฏจักรปิด)

เหตุใดชุดข้อความจึงยังคงเสื่อมสลาย

ชุดข้อความที่เข้ารหัสรีพลิเคสหนึ่งตัวและซินทีเทสสี่ชนิดไม่ได้เสถียรโดยอัตโนมัติเมื่อผลิตภัณฑ์ที่แปลรหัสออกมาเป็นสินค้าสาธารณะที่แพร่กระจายได้ RNA ที่จำลองตัวเองได้เร็วกว่าหรือปรสิตสามารถใช้รีพลิเคสและซินทีเทสโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมในทุกฟังก์ชัน ภาระของ mutant ร่วมกับการคัดเลือกจะกัดกร่อนชุดผู้ร่วมมือ แม้ว่าในตอนแรกกลุ่มอาจเจริญเติบโตได้ก็ตาม

การเชื่อมโยงแบบใดที่ทำให้เสถียร

การรวมตัวที่เสถียรต้องอาศัยการเชื่อมโยงเชิงตัวเร่งปฏิกิริยาแบบวัฏจักรปิด ซึ่งผลิตภัณฑ์ของสมาชิกแต่ละรายช่วยจำลองตัวเองหรือแสดงออกของสมาชิกรายอื่น การพึ่งพาอาศัยกันนี้ยับยั้งปรสิตและรวมการจำลองตัวเองเข้ากับการแปลรหัส การเจริญเติบโตกลายเป็นสมบัติของกลุ่มทั้งหมดมากกว่าเป็นของแม่แบบแต่ละชนิด

วัตถุประสงค์การเรียนรู้
อธิบายว่าเหตุใดชุดข้อความที่เข้ารหัสรีพลิเคสและฟังก์ชันซินทีเทสสี่ชนิดจึงยังคงเสื่อมสลาย และระบุว่าการเชื่อมโยงแบบใดที่จะทำให้เสถียร
หมายเหตุเพิ่มเติม
รูปแบบรหัสในยุคแรกเริ่ม RRY (พิวรีน–พิวรีน–ไพริมิดีน) และ RNY (พิวรีน–ใดก็ได้–ไพริมิดีน) ต่างก็วางไพริมิดีนไว้ที่ตำแหน่งที่สาม ซึ่งช่วยให้อ่านแบบไม่ต้องมีเครื่องหมายคั่น (comma-free read-off) โดยลดทริปเล็ตที่อยู่นอกเฟรม RRY มีข้อจำกัดมากกว่า สายคู่ผสมบวก/ลบของมันไม่ได้สมมาตรเสมอไป และการพับภายในอาจบดบังเฟรมการอ่าน RNY มีข้อจำกัดน้อยกว่าและทนต่อการกลายพันธุ์ได้มากกว่า แต่อาจยอมให้เกิดการจับคู่นอกเฟรมได้มากกว่า รูปแบบทั้งสองมีอิทธิพลต่อความสามารถในการอ่านข้อความแบบดั้งเดิมซ้ำได้อย่างแม่นยำโดยตัวปรับที่คล้าย tRNA ที่ถูกเชื่อมด้วยกรดอะมิโน