Проблема гипотезы РНК-мира и жизнь до него.

[vit]

"Саморепликация

то что Вы называете саморепликацией, на самом деле, по отношению к репликации днк, является лжерепликацией.

[Alexeyy]

Вообще толком не понял о чём это Вы. А в науке термина "лжерепикация", по-мему, вообще не существует. Не матричная репликация - значит лжерепликация что-ли?

как это может указывать на предшествование соответствующих процессов с их участием (и с пептидами) появлению РНК?

наверняка на этот счет есть модели и гипотезы, но наблюдений и/или экспериментов эволюции без рнк нет.

Об этом и был мой вопрос. Там, по-моему, какие-то указания могут быть на то, что древнее, а что моложе из сопоставления организаций ныне живущих таксонов... Пдозреваю, что что-то на поверхности ...

[vit]

Не матричная репликация - значит лжерепликация что-ли?

похоже на то, во всяком случае мне лично не знакомы случаи реального создания подобного подобным на молекулярном уровне.

[Alexeyy]

Я Вас не понимаю. Не понимаю при чём тут лжерепликация и матричная репликация. Из того, что какой-то формы саморепликации неизвестно, то это не значит, что она невозможна и что это - лжесамореплткация.

Белковая саморепликация без матричного синтеза – это тоже лжесамореплткация?
Кстати, про созданные РНК  и ДНК – саморепликаторы (методом искусственной эволюции) не в курсе? По первым – ссылка выше в этой теме, по вторым – где-то в новостной теме.

Да, в статье (Mcrae M. 2018) по амилоидам (белковые структуры, которые могут порождать разные прионные болезни), ссылку на которую уже дал выше (ниже – ещё раз) говорится об экспериментах, открывших, что они так же способны на саморепликацию из аминокислот.
  Первоисточник: (Rout S. K. et al. 2018).
  Это – лжесаморепликатор потому, что это – не матричная саморепликация?

Mcrae M. 2018. Scientists Discover a Self-Replicating Protein Structure, And It Could Have Built The First Life on Earth. 4 MARCH, https://www.sciencealert.com/amyloid-protein-self-replication-abiogenesis-contrasts-rna-world

Rout S. K., Friedmann M. P., Riek R., Greenwald J. 2018. A prebiotic template-directed peptide synthesis based on amyloids. Nature Communications volume 9, Article number: 234, https://www.nature.com/articles/s41467-017-02742-3 .

[vit]

Белковая саморепликация без матричного синтеза – это тоже лжесамореплткация?

лжесаморепликация- это вода-лед.

Белковая саморепликация без матричного синтеза? Белок синтезирует сам себя. без рибосомы, трнк и ирнк? О таком пока не слышал

[Alexeyy]

Как не слышали? Я только что привёл статьи ... первоисточник: уже слышали   Хотя там как-то матрица участвует, но она - белковая, из самого же самореплицирующегося амилоида.  Толком не понял, но мне показалось, что там не только матричный синтез (белка на белке). Но, может, и ошибаюсь. В общем саморепликация амилоида амилоидом (белкового комплекса белковым комплексом).

Что такое лжесамореплткация (кроме вода/лёд)?

[vit]

Как не слышали? Я только что привёл статьи ...

Вы можете себе представить, что напр. гемоглобин синтезировал гемоглобин? если можете , то поясните как это возможно.

Что такое лжесамореплткация (кроме вода/лёд)?

отражение в зеркале, эхо, тень напр..

[Alexeyy]

А в общем случае что такое лжесаморепликация?

Перевод гуглом заметки по саморепликации белковых (полипептидных) комплексов - амилоидов (Mcrae M. 2018):

"Ученые обнаружили самореплицирующуюся белковую структуру, и она могла бы построить первую жизнь на Земле
Майк Макрей
4 МАРТА 2018

Примерно 4 миллиарда лет назад ассортимент сложных органических соединений превратился из простого угольного супа в копирование биохимии - первых шагов к жизни на Земле.

Порядок этих шагов был предметом дискуссий на протяжении десятилетий. Теперь, недавнее открытие об общей структуре белка может помочь изменить баланс, приблизив нас к пониманию того, как мы оказались здесь.

Исследователи из Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) в Цюрихе продемонстрировали, что короткие нити структур амилоидного белка могут направлять выбор аминокислот для образования еще большего количества амилоидов.

Если слово амилоид не звучит знакомо, это структура белка, которая все чаще встречается в природе.

Одна из причин, по которой он так распространен, заключается в том, что амилоид имеет особый изгиб, называемый поперечной β-складкой, - это позволяет ему склеиваться в длинные, тонкие структуры, называемые фибриллами.

Вы, возможно, сталкивались с ними в связи с болезнью Альцгеймера - эта «липкость» может иногда вызывать скопления бета-амилоида в мозге и приводить к дегенерации нервных тканей.

Фактически, именно эта склонность к образованию комков и возникновению заболеваний долгое время заставляла ученых считать амилоиды биологической аберрацией.

Но теперь, похоже, его таланты действительно способствовали началу самой жизни миллиарды лет назад.

Всего два года назад команда ETH обнаружила, что пептиды, представляющие собой цепочки аминокислот короче, чем типичный белок - в данном случае длиной всего 5-14 единиц - могут самопроизвольно образовывать амилоидные структуры в присутствии карбонилсульфида.

Уже было показано, что волокна, состоящие из амилоидов, действуют как энзимоподобные катализаторы, что заставляет ученых задаться вопросом, сыграло ли их возможное образование на древней Земле то, что помогло другим органическим соединениям объединиться за несколько дней до появления клеток.

Здесь исследователи развивают свою гипотезу на один шаг вперед, исследуя, могут ли амилоидные последовательности также катализировать конструирование других пептидов.

Команда разработала последовательности амилоидов, которые будут действовать как эквивалент цепей ДНК-праймеров, и смешала их с определенным количеством других аминокислот и нескольких вспомогательных химических веществ.

Сравнивая пептидные последовательности, которые привели к получению этих смесей, с последовательностями, в которых отсутствовали спроектированные «праймерные» амилоидные структуры, исследователи обнаружили, что наличие там амилоидов имеет огромное преимущество.

«Эта способность также потенциально применима к самому амилоиду, то есть молекулы могут самовоспроизводиться», - говорит химик Роланд Риек.

Когда все сводится к этому, жизнь становится особенной благодаря ее способности делать несовершенные копии себя. Сделайте достаточно копий, и некоторые из них сделают еще лучшую работу по репликации в следующий раз.

Если мы перематываем часы, мы в конечном итоге получаем хитрый вопрос; была ли самая простая форма жизни, основанная на репликации нитей нуклеиновой кислоты, как сегодня, или репликации фрагментов белка?

Оба извлекают выгоду из катализаторов - составов, которые помогают ускорить весь процесс.

Сторонники гипотезы «мира РНК» указывают на физические свойства РНК действовать в качестве исходного катализатора, создавая все более и более лучшие нуклеотидные последовательности с использованием машин РНК, пока аминокислоты не будут набраны позже.

Мы знаем, что РНК-подобные базы были около 4 миллиардов лет назад. Но возникли вопросы о наличии ключевых элементов, необходимых для создания молекул, что заставило других задуматься о том, следует ли нам искать другие пути.

Самореплицирующиеся фрагменты белка проложили бы путь для химии нуклеотидов, если бы кто-то мог показать, как аминокислоты могут образовываться и помогать генерировать новые пептиды - и амилоиды могут быть ответом.

«Кроме того, амилоиды намного более стабильны, чем ранние полимеры нуклеиновых кислот, и у них гораздо более простой путь абиотического синтеза по сравнению со сложностью известных каталитических РНК», - говорит исследователь Джейсон Гринвальд.

Честно говоря, это были строго контролируемые лабораторные условия. Это переход от настройки белков к созданию жизни.

Но принцип остается в силе - короткие пептидные последовательности, имеющие форму амилоидов, имеют то, что требуется для ускорения генерации сходных аминокислотных последовательностей.

Как и в большинстве вещей в биологии, происхождение живой химии вряд ли будет простым. Метаболические процессы, генерация РНК и репликация амилоида - все это могло конкурировать, конфликтовать и смешиваться, образуя первую жизнь в примитивном биохимическом танго.

«Мы никогда не сможем доказать, что это правда - для этого нам придется повернуть вспять последние 4–4,5 миллиарда лет эволюции», - говорит Риек.

«Однако мы подозреваем, что это был не один, а несколько молекулярных процессов с различными предшествующими молекулами, которые были вовлечены в создание жизни».

Это исследование было опубликовано в Nature Communications."

[Alexeyy]

Перевод Гуглом фрагмента из https://en.wikipedia.org/wiki/Abiogenesis :
"Белок Амилоид
Новая теория происхождения жизни, основанная на самореплицирующихся структурах бета-листов, была предложена Мори в 2009 году. [350] [351] Теория предполагает, что самореплицирующиеся и самоорганизующиеся каталитические амилоиды были первыми информационными полимерами в примитивном мире до РНК. Основные аргументы в пользу амилоидной гипотезы основаны на структурной стабильности, автокаталитических и каталитических свойствах и способности к развитию информационных систем на основе бета-листов. Такие системы также исправляют ошибки. [352] и хироселективный. [353]'

[Alexeyy]

Привожу начало гугловского перевода статьи (остальной перевд - в прикреплённом файле)

Maury C. P. J. 2018. Amyloid and the origin of life: self-replicating catalytic amyloids as prebiotic informational and protometabolic entities. Cell Mol Life Sci., 75(9): 1499–1507,  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5897472/ .


"Амилоид и происхождение жизни: самореплицирующиеся каталитические амилоиды как пребиотические информационные и протометаболические объекты.

Аннотация

Важнейшим этапом в зарождении жизни стало появление первого молекулярного объекта, способного воспроизводить, передавать информацию и развиваться на ранней Земле. Гипотеза о мире амилоидов утверждает, что в эпоху до РНК обработка информации основывалась на каталитических амилоидах. Самосборка коротких пептидов в амилоидные конформеры β-листа приводит к необычайной структурной стабильности и новой многофункциональности, которая не может быть достигнута соответствующими неагрегированными пептидами. Новые функции включают в себя саморепликацию, каталитическую деятельность и передачу информации. Экологически чувствительные циклы репликации с помощью матрицы генерируют различные амилоидные полиморфы, на которые могут действовать эволюционные силы, и фибриллярные сборки могут служить каркасами для самих амилоидов и для рибонуклеотидных белков и липидов. Роль амилоида в предполагаемом процессе перехода от амилоидного мира к миру амилоид-РНК-белок не ограничивается каркасом и защитой: взаимодействия между амилоидом, РНК и белком являются сложными и кооперативными, и амилоидные сборки могут функционировать как протометаболические объекты, катализирующие образование простых предшественников метаболитов. Появление первичной системы обработки информации, чувствительной к хироселективности и коррекции ошибок, основанной на амилоиде, и развитие мутистических сетей имели, вероятно, существенное значение в динамических процессах, которые привели к увеличению сложности, организации, разделенности, и, в конце концов, происхождение жизни.
Ключевые слова: теория происхождения жизни, амилоидный мир, мир РНК, прион, молекулярная эволюция, первичная генетика


Введение

Обычно считается, что жизнь на Земле прошла через эру мира РНК, в которой РНК или РНК-подобный полимер выполняли как информационные, так и каталитические функции [1–4]. Однако маловероятно, что функциональный рибонуклеотидный полимер мог существовать в ранних земных условиях [5–7]. Гипотеза амилоидного мира о происхождении жизни [8] утверждает, что в этот ранний период, около 4 миллиардов лет назад, пептидные амилоиды были первыми молекулярными образованиями, которые были способны к самовоспроизведению, передаче информации и развитию. Модель получила импульс благодаря недавним эмпирическим и теоретическим исследованиям, выясняющим молекулярные механизмы, лежащие в основе образования амилоида, связанного с амилоидом катализа и обработки информации, кодируемой белком. Здесь я рассматриваю модель в свете недавних достижений, развиваю модель и расширяю перспективы, чтобы включить описание того, как мог произойти переход от примитивного мира репликаторов на основе β-листов к сложному миру амилоид-рибонуклео-белок ,


Амилоидный репликатор

В рамках исследования происхождения жизни вопрос о механизме репликации и передачи информации является крайне важным. Учитывая проблемы стабильности и функциональности, связанные с гипотезой о мире РНК [5–7, 9], мнение о том, что информационная система другого типа, вероятно, предшествует основанной на РНК системе, привлекает все большее внимание. Согласно гипотезе амилоидного мира, первичная информационная система была основана на структурно стабильных каталитических и самореплицирующихся константах амилоида β-листа [8, 10, 11]. Основой для модели является конформационное расположение амилоидной складки (рис. 1).
Структура поперечного β-слоя амилоида, помимо обеспечения замечательной стабильности, может передавать пептидам многофункциональность [12–26]. Даже очень короткие пептиды могут проявлять различные каталитические, репликативные и информационные свойства при принятии конформации амилоида. Это отличается от нативных пептидов, которые легко денатурируются в жестких условиях, и для их функциональности требуются более длинные пептидные последовательности, для синтеза которых, опять же, потребуется существующий метаболический аппарат. Таким образом, в ранних земных условиях амилоидная складка, очевидно, обеспечила бы существенное преимущество для выживания и размножения пребиотических пептидов.
"

[Питер]

Остается  все    тот  же   вопрос   -    как   обеспечивается  в   схеме  Maury   "правильного"  (активного)    короткого  пептида  ?   Идет  конденсация -   образуется    пул  коротких  пептидов  с  разной    первичной  структурой.  Случайным   образом.   Но  нам  же   нужен   отбор   -    то  есть  нужен  механизм,  который       ведет к    экспансии    хорошего   варианта.
Единственный   выход    -    смешанный   РНК-пептидный  мир. Типа   соконденсации   аминокилот  и   нуклеотидов  с  образованием      комплекса     РНК-пептид  с   неким   соответствием  между    аминоиклотами  и   нуклеотидами.    Такой  прото  генетический   код.
И    вопрос  в  сторону   -  почему   все-таки    амилоид  -      это  плохо с  точки     простой   медицины  ?    Альфа-синуклеин    в  амилоидной  форме,  белок  приона  в  той  же  форме,    пептиды    белка  АРР  и  амилоид   при  Альцгеймере  ?  Нет,  y Maury   есть  масса  ссылок   "за"    -  например, ссылка   88.
Prions as adaptive conduits of memory and inheritance
Conclusions
A multitude of proteins that harbour putative prion
domains are positioned at crucial regulatory nodes and
could exert important effects on the connection between
genotype and phenotype. We propose that prions and
the molecular memories that they convey will continue
to be revealed in more and more beneficial and crucial
junctures of information storage, in cell and developmental biology and evolution51. The challenge is to
recognize, decode and comprehend this information.

Ну   Mauru  пишет  "In addition to disease-related prions, a number of
functional prions that exploit the amyloid fold for evolutionarily selected biological processes have been identifed
[81]. These processes include polyamine regulation [82],
signal transduction [83, 84], regulation of gametogenesis
[85], hormone storage [86], epigenetic inheritance [87],
and memory persistence [88]."   
Между   этой    фразой  и We  propose    из  статьи  88    есть  некоторая   разница.   Как    есть   разницы  между    прионом  и  амилоидом.

[vit]

А в общем случае что такое лжесаморепликация?

Вода-лед подходит-Вы представляете, что лед это не вода, а вода его делает, лже в этом то, что лед это вода, а вода его не делает , а растопляет - подводит тепло.

саморепликация это когда гемоглобин синтезирует гемоглобин напр., клетка как система тоже самореплецируется, но с помощью специализированных внутренних подсистем. Я подозреваю, что в ваших примерах примерно такая же ситуация:
есть амилойды выполняющие функции днк, рнк, -аз, рибосомы и т.д. ит.п..

[Alexeyy]

Остается  все    тот  же   вопрос   -    как   обеспечивается  в   схеме  Maury   "правильного"  (активного)    короткого  пептида  ?

А разве там идёт речь о саморепликации пептида, а не сразу о комплексах? В клетке нет саморепликации ДНК, однако клетка как целое – самореплицируется. Так, по-моему, и здесь: самореплицируют не отдельные пептиды амилоидных комплексов, а комплексы в целом как единое целое.

Идет  конденсация -   образуется    пул  коротких  пептидов  с  разной    первичной  структурой.  Случайным   образом.   Но  нам  же   нужен   отбор   -    то  есть  нужен  механизм,  который       ведет к    экспансии    хорошего   варианта.

Так, вроде, пишут же, что вероятность «правильного» выхода на много выше:

«Команда разработала последовательности амилоидов, которые будут действовать как эквивалент цепей ДНК-праймеров, и смешала их с определенным количеством других аминокислот и нескольких вспомогательных химических веществ.

Сравнивая пептидные последовательности, которые привели к получению этих смесей, с последовательностями, в которых отсутствовали спроектированные «праймерные» амилоидные структуры, исследователи обнаружили, что наличие там амилоидов имеет огромное преимущество.» (Mcrae M. 2018 с ссылкой на Rout S. K. et al. 2018)

И    вопрос  в  сторону   -  почему   все-таки    амилоид  -      это  плохо с  точки     простой   медицины  ?   

Я думаю, что прионы – это был ещё более ранний, более примитивный этап эволюции, чем амилоиды: когда шла саморепликация, преимущественно, в перестройке третичной структуры белков. Что является аналогом фазовых переходов типа вода/лёд (где тоже меняется структура, а не химическая формула). Предполагаю, что именно подобные фазовые переходы в качестве простейших физических саморепликаторов (может, вода/пар) испытали эволюцию, благодаря добавлению туда абиотических аминокислот с пептидами и др. и доросли до прионных саморепликаторов третичной структуры. Не случайно пептиды, абиогенно, возникают именно при периодическом испарении воды из раствора аминокислот.
  Думаю, что т.к. таким образом возникшие прионы продолжали сочетаться с абиогенным синтезом аминокислот, то, постепенно, прионные комплексы научились самореплицировать и химическую структуру, а не только третичную.
  Естественно, что всё это в комплексе потом могло сохраниться, как отголосок прошлого, в нынешних живых системах. В этой связи выглядит не случайно, что и прионные болезни и амилоиды «растут» из одного корня.


Амилоиды возникают простым образом абиотически:
  "Наши недавние открытия о том, что амилоидные волокна возникают самопроизвольно из аминокислот в пребиотических условиях, подтверждают эту гипотезу и открывают возможность того, что пептиды, действующие как информационный и каталитический объект, предшествовали жизни на Земле12" (Rout S. K. et al. 2018)



«Хорошо документировано, что в условиях, имитирующих ранние земные условия, аминокислоты и короткие пептиды легко образуются [101–105]. Высокое содержание гидрофобных аминокислот и наличие чередующихся гидрофобных и гидрофильных остатков имеют тенденцию увеличивать потенциал формирования β-листов пептидных смесей [106–111]. В недавнем исследовании Greenwald et al. [112] специально рассматривали вопрос о том, могут ли амилоидные волокна образовываться в результате конденсации аминокислот в пребиотически вероятных условиях. Исследование показало, что фибриллярный амилоид самопроизвольно образуется в таких условиях из смеси глицина, аланина, аспартата и валина, представляющих собой пребиотические «консенсусные» аминокислоты. Более раннее исследование [10] показало, что нонапептид, состоящий из шести наиболее распространенных аминокислот в экспериментах, моделирующих ранние земные условия [113], а также присутствующий в углеродистых метеоритах [114], генерировал полиморфные амилоидные сети в водном растворе при температура, вероятно, существовала на примитивной Земле. Кроме того, интригующе наблюдается заметная гомология аминокислотной последовательности между экспериментально полученными пребиотическими пептидами и существующими амилоид-образующими прионами [91]. Эти результаты согласуются с мнением о том, что амилоиды могли образовываться и существовать в ранних земных условиях.» (Maury C. P. J. 2018)

Правда, тут не понял, способны ли эти абиотические амилоидные системы к саморепликации или нет?

[Alexeyy]

А в общем случае что такое лжесаморепликация?

Вода-лед подходит-Вы представляете, что лед это не вода, а вода его делает, лже в этом то, что лед это вода, а вода его не делает , а растопляет - подводит тепло.

Так в чём суть лжесаморепликации? Вы ушли от ответа.

саморепликация это когда гемоглобин синтезирует гемоглобин напр., клетка как система тоже самореплецируется, но с помощью специализированных внутренних подсистем. Я подозреваю, что в ваших примерах примерно такая же ситуация:есть амилойды выполняющие функции днк, рнк, -аз, рибосомы и т.д. ит.п..

Да: вроде, что-то того. Т.е. самореплицирует не отдельный пептид, а целый комплекс разных пептидов.

[vit]

Так в чём суть лжесаморепликации? Вы ушли от ответа.

в "лже-"