''O dogma central da teoria molecular biologia lida com a transferência detalhada resíduo por resíduo de informações sequenciais do DNA para a proteína via RNA. Afirma que tal informação é unidirecional do DNA para a proteína e não pode ser transferida da proteína para a proteína ou para o ácido nucleico'' (Crick F., 1970).
Stanley Miller realizou experimentos em 1952 e outro em 1959 para compreender e decifrar as origens da vida no ambiente terrestre primordial e viveu até 2007. Durante sua época, o DNA era entendido como um importante biológico molécula, na verdade a molécula biológica mais importante em termos de polímero informativo. No entanto, Miller parecia ter perdido totalmente qualquer menção explícita à “molécula informativa relacionada ao ácido nucleico” em seus trabalhos e pensamentos.
Um aspecto curioso sobre o experimento de Miller é por que ele deixou de procurar polímero informativo de ácido nucléico nas condições da Terra primitiva, e se concentrou apenas nos aminoácidos? É porque ele não usou precursores de fosfato, embora o fósforo provavelmente esteja presente em condições de erupção vulcânica primitiva? Ou ele assumiu que proteína poderia ser apenas o polímero informativo e, portanto, procurou apenas os aminoácidos? Ele estava convencido de que a proteína é a base da origem da vida e, portanto, procurou apenas a existência de aminoácidos em seu experimento ou o fato de que as proteínas desempenham todas as funções no corpo humano e são a base do que somos fenotipicamente e, portanto, somos mais importante do que os ácidos nucléicos, o que ele poderia ter pensado naquela época?
Havia muito que se sabia sobre as proteínas e sua funcionalidade há 70 anos e menos sobre o ácido nucléico naquela época. Uma vez que as proteínas são responsáveis por todas as reações biológicas no corpo, Miller pensou que elas deveriam ser portadoras de informações; e, portanto, procurou blocos de construção de proteína apenas em seus experimentos. É plausível que os blocos de construção de ácido nucléico também tenham sido formados, mas estavam presentes em quantidades residuais que não puderam ser detectadas devido à falta de instrumentação sofisticada.
DNA A estrutura foi revelada um ano depois, em 1953, que propunha uma estrutura em dupla hélice para o DNA e falava sobre sua propriedade replicativa. Isso deu origem ao famoso 'Dogma central of Molecular Biology 'em 1970 pelo famoso cientista Francis Crick!1 E os cientistas ficaram tão sintonizados e convencidos com o dogma central que não olharam para trás em busca de precursores de ácido nucléico nas condições primitivas da Terra.
A história não parece terminar com Miller; ninguém parece ter procurado precursores de ácido nucléico nas condições primitivas da Terra por muito tempo - algo muito surpreendente nesta fase de rápida evolução da ciência. Embora haja relatos de síntese de adenina em um contexto pré-biótico2 mas relatos significativos de síntese prebiótica de precursores de nucleotídeos foram feitos por Sutherland3 em 2009 e em diante. Em 2017 pesquisadores4 simularam condições de redução semelhantes às usadas por Miller e Urey para produzir nucleobases de RNA usando descargas elétricas e impactos de plasma acionados por laser de alta potência.
Se Miller realmente pensou na proteína como um polímero informativo, então surge a pergunta: “A proteína é realmente um polímero informativo”? Depois de quase meio século de domínio do "dogma central", vemos o artigo de Koonin5 de 2012, intitulado 'O dogma central ainda está de pé? A história do príon, uma proteína mal dobrada que causa doenças, é um bom exemplo. Por que a proteína príon mal dobrada no corpo não aciona a resposta imunológica e / ou é eliminada do sistema? Em vez disso, essa proteína mal dobrada começa a tornar outras proteínas semelhantes a ela tão “ruins” como é o caso na doença CZD. Por que proteínas “boas” são guiadas / ditadas pela outra proteína “ruim” para serem dobradas incorretamente e por que a maquinaria celular não impede isso? Que informação esta proteína mal dobrada tem que é “transferida” para outras proteínas semelhantes e elas começam a agir erraticamente? Além disso, os príons mostram propriedades extremamente incomuns, em particular resistência extraordinária ao tratamento que inativa até mesmo as menores moléculas de ácido nucleico, como a radiação de alta dose de UV6. Os príons podem ser destruídos por pré-aquecimento a temperaturas acima de 100 ° C na presença de detergentes, seguido de tratamento enzimático7.
Estudos em leveduras mostraram que as proteínas príon possuem um domínio determinante de príon desordenado que desencadeia sua transição conformacional de proteína boa para "má"8. A conformação do príon se forma espontaneamente em baixa frequência (da ordem de 10-6)9 e a mudança de e para o estado príon aumenta sob condições de estresse10. Mutantes foram isolados em genes de príons heterólogos, com frequência muito maior de formação de príons11.
Os estudos acima sugerem que as proteínas do príon mal dobradas passam informações para outras proteínas e podem, possivelmente, voltar ao DNA para desencadear mutações nos genes do príon? A assimilação genética da hereditariedade fenotípica dependente de príon sugere que isso pode ser possível. No entanto, até agora, a tradução reversa (proteína para DNA) não foi descoberta e parece altamente improvável de ser descoberta devido à forte influência do dogma central e à potencial falta de financiamento para tais esforços. No entanto, é concebível que os mecanismos moleculares subjacentes ao canal de transferência de informações da proteína para o DNA sejam completamente diferentes da tradução reversa hipotética e podem vir à tona em algum momento. É uma pergunta difícil de responder, mas certamente o espírito livre e irrestrito de investigação é a marca registrada da ciência e casar-se com um dogma ou seita é um anátema para a ciência e tem o potencial de programar o pensamento da comunidade científica.
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Referências:
1. Crick F., 1970. Central Dogma of Molecular Biology. Nature 227, 561-563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey e além: O que aprendemos sobre as reações de síntese orgânica pré-biótica nos últimos 60 anos? Revisão Anual de Ciências da Terra e Planetárias. Vol. 41: 207-229 (Volume de publicação em maio de 2013) Publicado pela primeira vez online como Review in Advance em 7 de março de 2013. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Synthesis of enabled pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Formação de nucleobases em uma atmosfera redutora de Miller-Urey. PNAS 25 de abril de 2017 114 (17) 4306-4311; publicado pela primeira vez em 10 de abril de 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. O dogma central ainda se mantém? .Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: Os príons de scrapie purificados resistem à inativação por irradiação UV. J Virol. 1987, 61 (1): 159-166. Disponível online em https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. Enzymatic Degradation of Prion Protein in Brain Stem from Infected Cattle and Sheep. The Journal of Infectious Diseases, Volume 188, Issue 11, 1 de dezembro de 2003, Pages 1782–1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: Um monômero de príon de levedura desdobrado nativamente adota um conjunto de estruturas colapsadas e flutuando rapidamente. Proc Natl Acad Sci US A. 2007, 104 (8): 2649-2654. 10.1073 / pnas.0611503104..DOI :: https://doi.org/10.1073/pnas.0611503104
9. Chernoff YO, Newnam GP, Kumar J, Allen K, Zink AD: Evidence for a protein mutator in yeast: role of the Hsp70-related chaperone ssb in formação, estabilidade, and toxicity of the [PSI] prion. Mol Cell Biol. 1999, 19 (12): 8103-8112. DOI: https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103
10. Halfmann R, Alberti S, Lindquist S: Prions, protein homeostasis, and phenotypic Diversity. Trends Cell Biol. 2010, 20 (3): 125-133. 10.1016 / j.tcb.2009.12.003.DOI: https://doi.org/10.1016/j.tcb.2009.12.003
11. Tuite M, Stojanovski K, Ness F, Merritt G, Koloteva-Levine N: Fatores celulares importantes para a formação de novo de príons de levedura. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
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