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'Dogma central de la biología molecular': ¿Deberían los 'dogmas' y las 'figuras de culto' tener algún lugar en la ciencia?

CIENCIASBIOLOGÍA'Dogma central de la biología molecular': ¿Deberían los 'dogmas' y las 'figuras de culto' tener algún lugar en la ciencia?

'' El dogma central de la biología molecular se ocupa de la transferencia detallada, residuo por residuo, de información secuencial del ADN a la proteína a través del ARN. Afirma que dicha información es unidireccional del ADN a la proteína y no se puede transferir de la proteína a la proteína o al ácido nucleico '' (Crick F., 1970).

Stanley Miller realizó experimentos en 1952 y otro en 1959 para comprender y descifrar los orígenes de la vida en el entorno terrestre primordial y vivió hasta 2007. Durante su tiempo, se entendió que el ADN era una molécula biológica importante, en realidad la molécula biológica más importante en términos de polímero informativo. Sin embargo, Miller parecía haber pasado por alto por completo cualquier mención explícita de la "molécula informativa relacionada con el ácido nucleico" en sus trabajos y pensamientos.

Un aspecto curioso sobre el experimento de Miller es por qué no buscó el polímero informativo de ácido nucleico en las condiciones de la tierra primitiva y solo se centró en los aminoácidos. ¿Es porque no usó precursores de fosfato, aunque es probable que el fósforo esté presente en condiciones de erupción volcánica primitiva? ¿O asumió que proteína ¿Podría ser solo el polímero informativo y, por lo tanto, buscar solo aminoácidos? ¿Estaba convencido de que la proteína es la base del origen de la vida y, por lo tanto, solo buscó la existencia de aminoácidos en su experimento o el hecho de que las proteínas realizan todas las funciones en el cuerpo humano y son la base de lo que somos fenotípicamente y por lo tanto somos más importante que los ácidos nucleicos, que podría haber pensado en ese momento?

Se sabía mucho sobre las proteínas y su funcionalidad hace 70 años y menos sobre el ácido nucleico en ese momento. Dado que las proteínas son responsables de todas las reacciones biológicas en el cuerpo, Miller pensó que deberían ser portadoras de información; y por lo tanto buscó bloques de construcción de proteínas solo en sus experimentos. Es plausible que también se formaran bloques de construcción de ácido nucleico, pero que estaban presentes en cantidades tan pequeñas que no pudieron detectarse debido a la falta de instrumentación sofisticada.

ADN La estructura fue revelada un año después en 1953, que proponía una estructura de doble hélice para el ADN y hablaba de su propiedad replicativa. Esto dio a luz a los famosos 'Dogma central of Molecular Biology 'en 1970 por el célebre científico Francis Crick!1 Y los científicos se sintonizaron y se convencieron tanto del dogma central que no miraron hacia atrás en busca de precursores de ácidos nucleicos en las condiciones de la tierra primitiva.

La historia no parece terminar con Miller; nadie parece haber buscado precursores de ácidos nucleicos en las condiciones de la tierra primitiva durante mucho tiempo, algo muy sorprendente en esta fase de la ciencia en rápido movimiento. Aunque hay informes de síntesis de adenina en un contexto prebiótico2 pero Sutherland reportó informes significativos de síntesis prebiótica de precursores de nucleótidos.3 en 2009 y en adelante. En 2017 investigadores4 simularon condiciones reductoras similares a las utilizadas por Miller y Urey para producir nucleobases de ARN utilizando descargas eléctricas e impactos de plasma impulsados ​​por láser de alta potencia.

Si Miller hubiera pensado realmente en la proteína como un polímero de información, entonces surge la pregunta: "¿Es la proteína realmente un polímero de información"? Después de casi medio siglo de dominio del 'dogma central', llegamos a ver el artículo de Koonin5 de 2012 titulado '¿Sigue en pie el dogma central? La historia del prión, una proteína mal plegada que causa enfermedades, es un buen ejemplo. ¿Por qué la proteína priónica mal plegada en el cuerpo no desencadena una respuesta inmune y / o se elimina del sistema? En cambio, esta proteína mal plegada comienza a producir otras proteínas similares como "malas" como es el caso de la enfermedad CZD. ¿Por qué las proteínas "buenas" son guiadas / dictadas por la otra proteína "mala" para ser mal plegadas y por qué la maquinaria celular no detiene eso? ¿Qué información tiene esta proteína mal plegada que se “transfiere” a otras proteínas similares y comienzan a actuar de manera errática? Además, los priones muestran propiedades extremadamente inusuales, en particular una resistencia extraordinaria al tratamiento que inactiva incluso las moléculas de ácido nucleico más pequeñas, como la radiación ultravioleta de dosis alta.6. Los priones se pueden destruir precalentando a temperaturas superiores a 100 ° C en presencia de detergentes seguido de un tratamiento enzimático.7.

Los estudios en levadura han demostrado que las proteínas priónicas poseen un dominio determinante de priones desordenado que desencadena su transición conformacional de proteína buena a proteína "mala".8. La conformación del prión se forma espontáneamente a baja frecuencia (del orden de 10-6)9 y el cambio hacia y desde el estado priónico aumenta en condiciones de estrés10. Se han aislado mutantes en genes priónicos heterólogos, con una frecuencia mucho mayor de formación de priones.11.

¿Sugieren los estudios anteriores que las proteínas priónicas mal plegadas transmiten información a otras proteínas y posiblemente regresen al ADN para desencadenar mutaciones en los genes priónicos? La asimilación genética de la herencia fenotípica dependiente de priones sugiere que puede ser posible. Sin embargo, hasta la fecha, la traducción inversa (proteína a ADN) no se ha descubierto y parece muy poco probable que se descubra debido a la fuerte influencia del dogma central y la posible falta de financiación para tales esfuerzos. Sin embargo, es concebible que los mecanismos moleculares subyacentes para el canal de transferencia de información de la proteína al ADN sean completamente diferentes de la traducción inversa hipotética y puedan salir a la luz en algún momento. Es difícil responder a esta pregunta, pero ciertamente el espíritu libre e irrestricto de investigación es el sello distintivo de la ciencia y casarse con un dogma o culto es un anatema para la ciencia y tiene el potencial de programar el pensamiento de la comunidad científica.

***

Referencias:

1. Crick F., 1970. Dogma central de biología molecular. Naturaleza 227, 561–563 (1970). DOI: https://doi.org/10.1038/227561a0

2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey y más allá: ¿Qué hemos aprendido sobre las reacciones de síntesis orgánica prebiótica en los últimos 60 años? Revista anual de ciencias terrestres y planetarias. Vol. 41: 207-229 (fecha de publicación del volumen, mayo de 2013) Publicado por primera vez en línea como una revisión anticipada el 7 de marzo de 2013. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457

3. Powner, M., Gerland, B. y Sutherland, J., 2009. Síntesis de ribonucleótidos de pirimidina activados en condiciones prebióticamente plausibles. Nature 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013

4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Formación de nucleobases en una atmósfera reductora Miller-Urey. PNAS 25 de abril de 2017 114 (17) 4306-4311; publicado por primera vez el 10 de abril de 2017. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114

5. Koonin, EV 2012. ¿Sigue en pie el dogma central? Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27

6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: los priones purificados de la tembladera resisten la inactivación por irradiación UV. J Virol. 1987, 61 (1): 159-166. Disponible online en https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/

7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. Degradación enzimática de la proteína priónica en el tallo cerebral de ganado vacuno y ovino infectado. The Journal of Infectious Diseases, volumen 188, número 11, 1 de diciembre de 2003, páginas 1782–1789. DOI: https://doi.org/10.1086/379664.

8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: Un monómero priónico de levadura desplegado de forma nativa adopta un conjunto de estructuras colapsadas y rápidamente fluctuantes. 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: Evidencia de un mutador de proteína en levadura: papel de la chaperona ssb relacionada con Hsp70 en la formación, estabilidad y toxicidad del prión [PSI]. 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: Priones, homeostasis de proteínas y diversidad fenotípica. 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: factores celulares importantes para la formación de novo de priones de levadura. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Parte 5): 1083-1087. DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083

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Rajeev Soni
Rajeev Sonihttps://www.RajeevSoni.org/
Dr. Rajeev Soni (ORCID ID: 0000-0001-7126-5864) tiene un Ph.D. en Biotecnología de la Universidad de Cambridge, Reino Unido y tiene 25 años de experiencia trabajando en todo el mundo en varios institutos y multinacionales como The Scripps Research Institute, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux y como investigador principal en el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. en descubrimiento de fármacos, diagnóstico molecular, expresión de proteínas, fabricación biológica y desarrollo empresarial.

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