2
Sơ đồ replicase và synthetase tối thiểu
HYC-1979 Lesson 7: Translation, Which, Acids
00:00

Ngưỡng sơ đồ replicase–synthetase tối thiểu là siêu chu trình ghép nối dịch mã nhỏ nhất có thể được viết như một đề xuất phân tử cụ thể: một tập hợp các sợi RNA trong đó một khuôn (R) mã hóa một replicase và bốn khuôn (S1–S4) mã hóa các synthetase. Nó cố ý không phải là một RNA tự sao chép đơn lẻ. Thay vào đó, sơ đồ là một tập đoàn: cùng một quần thể RNA cung cấp cả khuôn cho sao chép và thông điệp cho dịch mã.

Sơ đồ replicase–synthetase tối thiểu Một khuôn (R) mã hóa một replicase; bốn (S₁–S₄) mã hóa các synthetase — cùng một tập RNA đảm nhận cả hai vai trò RNA R replicase RNA S₁ synthetase RNA S₂ synthetase RNA S₃ synthetase RNA S₄ synthetase Sản phẩm replicase sao chép cả năm khuôn Sản phẩm synthetase dịch mã cả năm khuôn sao chép dịch mã thông lượng chung Hàm tăng trưởng chung G sao chép + dịch mã chia sẻ thông lượng này RNA ký sinh / khiếm khuyết nhận cùng thông lượng, không đóng góp xúc tác cùng thông lượng sự phân rã của chức năng tích hợp Tăng trưởng chung không phải là thể lực riêng Sự sống còn của một sợi không gắn với sản lượng xúc tác của chính nó; các biến thể không sinh lợi có thể hưởng cùng thông lượng.

Liên kết chức năng: các sản phẩm replicase sao chép cả năm sợi RNA, trong khi các sản phẩm synthetase cho phép dịch mã chính năm sợi đó. Vì cùng một quần thể vừa là khuôn vừa là sản phẩm xúc tác, sao chép và dịch mã được ghép nối lẫn nhau thay vì là các hệ con riêng biệt. Sự ghép nối này là cốt lõi kiến trúc của siêu chu trình tối thiểu.

Giảm tăng trưởng chung: khi các chất xúc tác tác động lên toàn bộ tập hợp, các số hạng sao chép và dịch mã riêng lẻ không còn riêng cho sợi mã hóa chất xúc tác. Chúng trở thành các số hạng bể chung. Về mặt toán học, hệ ghép nối rút gọn thành một hàm tăng trưởng chung G cho tất cả các sợi. Tăng trưởng ròng của mỗi sợi có thể được viết dưới dạng một đóng góp tập thể cộng với một số hạng thành phần tương đối, nhưng phần thưởng chọn lọc cho việc sản xuất chất xúc tác bị pha loãng vì mọi thành viên đều hưởng cùng một thông lượng tăng trưởng.

Cơ chế phân rã: vì tất cả các thành viên đều hưởng cùng một thông lượng tăng trưởng, một thể đột biến làm giảm hoặc bỏ sản xuất xúc tác vẫn nhận được lợi ích chung. Nếu biến thể đó sao chép nhanh hơn—ví dụ vì RNA của nó ngắn hơn—nó có thể tăng tần số tương đối mà không đóng góp hoạt tính replicase hay synthetase. Điều này pha loãng các chất xúc tác chức năng và cho phép các sợi ký sinh hoặc thoái hóa tích tụ. Do đó chỉ riêng sơ đồ tối thiểu là không đủ cho sự tích hợp Darwin vững chắc.

Hàm ý ổn định: để ngăn chặn sự phân rã, cần tổ chức bổ sung. Sự phân khoang, cấu trúc không gian, hoặc sự đóng siêu chu trình có thể làm cho sự sống còn của một sợi phụ thuộc vào đóng góp xúc tác của chính nó bằng cách đồng định vị chất xúc tác, khuôn và sản phẩm. Tổ chức như vậy duy trì cân bằng tỉ lượng và ngăn thông lượng tăng trưởng chung bị các biến thể không sinh lợi chiếm đoạt.

Sắc thái phân tích: trong cách xử lý nguồn (trang 66–76), sự giảm tăng trưởng chung được bộc lộ qua một phép biến đổi affine của các biến quần thể. Phép biến đổi tách chế độ tăng trưởng tập thể khỏi các chế độ thành phần tương đối. Chế độ tăng trưởng chung mô tả sự mở rộng của toàn bộ tập hợp, trong khi các chế độ còn lại mô tả cách thành phần thay đổi—bao gồm sự xâm nhập của các sợi ký sinh hoặc khiếm khuyết. Sự thay đổi tọa độ này làm rõ tại sao tăng trưởng chung không thể thưởng chọn lọc cho đóng góp xúc tác của từng thành phần.

Phân biệt chính
Sơ đồ tối thiểu không yêu cầu một tiền chất RNA đơn lẻ; nó sử dụng một tập hợp các sợi RNA mã hóa một replicase và bốn synthetase.