РНК - мир. Сомнение в первичности.

[Сергей]

Эту проблему экспериментально решить ещё никто не пробовал.

Пробовали, и очень многие, ничего путного не получилось, кроме PNA, но из них репликатор не получится: из-за того, что остов не заряжен, две таких цепи намертво сцепятся друг с другом и расплести их будет трудно.

Некоторые пептидные антибиотики действительно синтезируются белками: огромная глобула синтезирует коротенький пептид. А кто же саму эту глобулу синтезирует?

[grumbler]

Alexeyy,
РНК-белковый мир, вероятно, существовал, и предшествовал ДНК-миру. Но каталитические функции в нем выполняли, скорее всего, РНК-белковые комплексы, а не чистые белки. Рибосомы - это остатки как раз этого мира. Предшествовал ли ему чисто РНК-мир - я совсем не уверен. Нынешние рибозимы мало что могут.
Но можно себе представить, что возникновение РНК-белковых каталитических комплексов началось с каталитической активности комплексов РНК с свободными основаниями, аминокислотами, углеводами и т.д. Опять таки возможно, что олигопептиды могли оказаться более эффективными кофакторами, чем одиночные аминокислоты; системы, способные катализировать преимущественный синтез таких  кофакторов, получили определенное преимущество, и т.д.

[DNAoidea]

Однако при этом совершенно умалчивается тот факт, что в грибах синтез белка осуществляется аналогом рибосомы, состоящим, если не ошибаюсь, исключительно из белка.

то есть вы хотите сказать, что у грибов нет рибосом? а откуда тогда у них рибосомная РНК?

[Alexeyy]

Пробовали, и очень многие, ничего путного не получилось,

Да, вероятно, природе было, действительно, проще пойти по пути синтеза белков из полимеров, у которых комплиментарные связи не завязаны (сами на себя).
Хотя всё же предполагаю, что и из линейных белков типа мышечных волокон и из спиралевидных белков синтез белков осуществить всё же можно. Только нужен специальный, сложный катализатор, который в месте считывания временно разрывал бы связь. Думаю, тогда нанотехнологии были развиты не на столько, чтобы это реализовать. Да и сейчас, не уверен, что достаточно развиты (ещё бы: задача по уровню сложности сопоставима с полностью искусственным созданием рибосомы). Но природа, за миллионы лет, наверняка что-то придумала бы, если бы это ей было бы нужно.
Впрочем, не важно: белки (с радикалами из нуклеиновых основаниями у аминокислот), способные к саморепликации существуют.

Некоторые пептидные антибиотики действительно синтезируются белками: огромная глобула синтезирует коротенький пептид. А кто же саму эту глобулу синтезирует?

Не знаю.

РНК-белковый мир, вероятно, существовал, и предшествовал ДНК-миру. Но каталитические функции в нем выполняли, скорее всего, РНК-белковые комплексы, а не чистые белки. Рибосомы - это остатки как раз этого мира.

Я с Вами согласен в том, что РНК-белковый мир существовал (т.е. без ДНК).
Но, а почему, на Ваш взгляд, не могло существовать ещё более раннего мира, в котором роль РНК (РНК-белкового мира) играл белок? Не простой белок, а белок, у которого, аминокислоты, скажем, содержат радикалы из нуклеиновых оснований (или как сейчас называют такой белок – РНК с белковым остовом)?

Однако при этом совершенно умалчивается тот факт, что в грибах синтез белка осуществляется аналогом рибосомы, состоящим, если не ошибаюсь, исключительно из белка.

то есть вы хотите сказать, что у грибов нет рибосом? а откуда тогда у них рибосомная РНК?

Я не точно выразился. Имелись в виду не все грибы:
«У низших грибов и некоторых бактерий существует менее распространённый способ биосинтеза белков, который не требует участия рибосом. Синтез пептидов, обычно вторичных метаболитов, проводится высокомолекулярным белковым комплексом, так называемой НРС-синтазой. НРС-синтаза обычно состоит из нескольких доменов или отдельных белков, осуществляющих селекцию аминокислот, образование пептидной связи, высвобождение синтезированного пептида и, иногда, домен, способный изомеризовать L-аминокислоты (нормальная форма) в D-форму» (http://ru.wikipedia.org/wiki/Белки )
Впрочем, я не уверен: может быть у них и параллельный рибосомный синтез есть.

[Питер]

Алексей,   ну  ведь   вы   ни  черта  не  знаете  -   но с  важным   видом   вещаете   глупости.   Блин,    белок   синтезируется у  грибов  на  рибосомах.   А  синтез     пептидных  антибиотиков   -     это   некая  побочная   часть      бытия  клетки.    Для  которой  нужен  синтезированный  на  рибосомах  белок.
В  общем  -   учите  матчасть,  хоть  немного.  Ну     почитайте     хоть  что-то   молекулярно-биологическое ...

[Alexeyy]

Алексей,   ну  ведь   вы   ни  черта  не  знаете  -   но с  важным   видом   вещаете   глупости.

Питер, я не пытаюсь создавать иллюзию умного вида, не боюсь делать глупости, выглядеть глупым и быть глупым, а также, в рассматриваемом вопросе, не претендую на глубокомыслие (а тем более - точность) в деталях.
Мне очень жаль, что произвёл на Вас несколько другое впечатление. Хотя хорошо Вас понимаю. В вашей роли я тоже не раз оказывался (в своей области).
К сожалению, невозможно объять необъятного (хотя я с жутким натягом это пытаюсь делать, занимаясь, в своем системном исследовании, далеко не только затрагиваемыми здесь вопросами и касающихся далеко не только биологии).

Блин,    белок   синтезируется у  грибов  на  рибосомах.   А  синтез     пептидных  антибиотиков   -     это   некая  побочная   часть      бытия  клетки.    Для  которой  нужен  синтезированный  на  рибосомах  белок.

А какая разница, синтезируются ли белковые комплексы, синтезирующие белки, рибосомой (т.е. на основе РНК) или нет? В любом случае существует механизм синтеза белка белком путем считывания генетического кода. Не надо иметь специального образования, чтобы понять, что если такой механизм существует, то нет ничего невозможного и в том, что белки самого белкового комплекса, синтезирующего другие белки, в принципе, могли бы синтезировать и сами себя (т.е. обходиться без PNA, если не считать сам генетический код). Не надо также иметь специального образования, чтобы понять, что если у примитивных организмов, например, таких как цианобактерии, существует безрибосомный синтез белков (т.е. без непосредственного участия РНК), а у более прогрессивных организмов – нет, то это указывает на то, что в далёком прошлом безрибосомный синтез белков был гораздо более распространен. И, в частности, могли существовать организмы, которые для синтеза белков вообще не используют рибосом. Что свидетельствует в пользу гипотезы первичности белкового мира над РНК-миром. Что здесь сейчас и обсуждается.
Существуют ли аналогичные косвенные свидетельства в пользу гипотезы первичности РНК-мира по отношению к белковому? Судя по тому, что здесь говорилось – нет. По-моему не надо иметь специального образования, чтобы сделать постановку вопроса о причине того, почему же тогда сейчас доминирует гипотеза первичности РНК-мира?

...А  синтез     пептидных  антибиотиков   -     это   некая  побочная   часть      бытия  клетки....
Ну     почитайте     хоть  что-то   молекулярно-биологическое ...

Почитал вот статью, на которую ссылается Википедия («Белок») (http://mic.sgmjournals.org/cgi/reprint/153/5/1297.pdf , Stack D, Neville C, Doyle S. Nonribosomal peptide synthesis in Aspergillus fumigatus and other fungi. Microbiology. 2007 )
Там говорится, что большинство белков цианобактерий могут синтезироваться без рибосом:
«...the majority of cyanobacterial peptides have been shown to be synthesized non-ribosomally...».
Это уж никак не похоже на побочный продукт бытия клетки.
Хотя, как недавно выяснилось некоторые белки у цианобактерий все же могу синтезироваться и без участия NRPS – комплексов:
«...the recent characterization of the patellamide biosynthesis cluster and its heterologous expression (Long et al., 2005; Schmidt et al., 2005) indicates that complex and modified peptides may nonetheless be synthesized independently of NRPS enzymes.».

Кому интересно – ссылка на скачивание второй статьи (по википедии, сам ещё не смотрел)  по синтезу пептидов цианобактериями: http://www.aseanbiotechnology.info/Abstract/21026380.pdf (Cyanobacterial peptides Nature's own combinatorial biosynthesis, Martin Welker & Hans von D ohren, 2006 ).

[Питер]

Вы  разницу   между  пептидами  и  белками  понимаете ? Что  такое  процессинг   белков   знаете ? 
Так   ведь  можно  сказать,  что  любой  процессируемый   белок  синтезируется  не  на  рибосоме.  Например,  инсулин.  Он   точно  на  рибосоме  не  синтезируется ...
Ну  почитайте, как   в  этих  комплексах  образуется     пептид и    посмотрите  на  формулу  того  же   глиотоксина  -   будет    очень  полезно.  Не  надо  плодить  ерунду  на  ерунде,  нет  там  никакого  считывания  генетического    кода.

[DNAoidea]

Alexeyy - у всех организмов существуют пептиды, синтезирующиеся не на рибосомах - вообще дорогое это удовольствие синтез белка на рибосоме, для мелких пептидов - жирно.
а цианобактерии - они хоть и древние, но до общего предка всех организмов им всё равно очень далеко...

[Alexeyy]

Не  надо  плодить  ерунду  на  ерунде,  нет  там  никакого  считывания  генетического    кода.

Мда... действительно ерунда, коли так. Испытываю чувство стыда.
Спасибо за исчерпывающий ответ.

Разницу между белками и пептидами понимаю (хотя, судя по энциклопедии, она мне показалась весьма расплывчатой так что, строго говоря, т.е. формально, как мне показалось, белки можно отождествить с пептидами). Про слово процессинг белков – не знал (но что это такое, немного, представлял, а сейчас и более точно выяснил).

Так   ведь  можно  сказать,  что  любой  процессируемый   белок  синтезируется  не  на  рибосоме.  Например,  инсулин.  Он   точно  на  рибосоме  не  синтезируется

На сколько понял, существенной чертой нерибосомного пептидного синтеза  является то, что аминокислотная последовательность пептида зашифрована в NRPS – комплексе. Т.е. этот белковый комплекс выступает как матрица для синтеза белка:
«Нерибосомальные пептиды создаются на массивных, line-like синтетазах. Эти энзимы являются модулярными (modular), т.е. представлены серией функциональных единиц, которые м. связывать голые аминокислоты, активируя их как thioester и присоединяя их к растущей пептидной цепточке. При линейных NRPSs, последовательности модулей действуют как матрицы, которые и предопределяют конечные последовательности пептидов. Но существуют также и повторяющиеся и нелинейные конфигурации NRPS, которые генерируют более сложные структуры.»  (http://mglinets.narod.ru/slova2/NRPSynth.htm ).
Правильно ли я понял, что белки NRPS могут, в принципе, синтезировать сами себя (на сколько понимаю, таких организмов сейчас не существует) или опять что-то напутал (к сожалению, сходу на более толковые источники информации что-то не наткнулся)?. Тогда это означает принципиальную возможность самовоспроизведение наследственной не генетической информации. Тогда бы NRPS – блоки, по сути, в принципе, выступали бы как белковые аналоги наследственного генетического кода (т.е. без участия полинуклеотидов).


По-моему то, что у примитивных организмов не рибосомный синтез белков (т.е. без непосредственного участия генетического кода) более распространен, чем у более высокоорганизованных организмов кое о чём говорит в плане первичности белков.
В пользу первичности РНК-мира, по отношению к белковому, судя по тому, что здесь говорилось, таких указаний нет. 
По-моему очень даже правдоподобно, что на ранних этапах эволюции, когда биологической информации было мало и потребность в её компактном хранении была не велика и белки были относительно короткими они вполне могли синтезироваться только путем нерибосомного синтеза (белковый мир). И лишь потом возник РНК – код.


П.С.:
Не подскажет ли кто как называется тема в форуме, где обсуждается вопрос о нанобактериях. Очень заинтригован тем, что, где-то выше, о них было сказано вкратце. Но что-то не нашел тему по ключевому слову «нанобактерии». Подумал, что название другое. Или, может ссылка у кого есть?

[Alexeyy]

Alexeyy - у всех организмов существуют пептиды, синтезирующиеся не на рибосомах - вообще дорогое это удовольствие синтез белка на рибосоме, для мелких пептидов - жирно.

А может быть, как раз, в далёком прошлом, когда пептиды были ещё короткими, рибосомы вовсе были и не нужны?
Вы ничего не можете сказать по поводу точности синтеза пептидов в безрибосомный синтезирующих комплексах? Где больше ошибок синтеза возникает? В этих комплексах или в рибосомах?
Мне кажется, что в комплексах. Потому, что они синтезируют короткие пептиды и ошибки в них не так могут быть существенны. В длинных же пептидах они (ошибки) могут накапливаться, складываясь на разных участках пептида, и существенно меняя, в целом, его свойство. Если, действительно, в комплексах ошибок получается больше, то это как раз соответствует тому, что выше изложил в чисто теоретической гипотезе о причине предпочтительности, в очень далёком прошлом, белкового мира над миром РНК. 

а цианобактерии - они хоть и древние, но до общего предка всех организмов им всё равно очень далеко...

Рад такому возражению. Я его ожидал и заранее подготовил ответ. Он таков: преимущества той или иной организации могут зависеть не только от этапа эволюции биосферы в целом, но и от занимаемой ниши (например, в нише позвоночных на суши доминантой сейчас являются теплокровные, а в море – холоднокровные). Вероятно, у цианобактерий занимаемая ниша оказалась таковой, что у них потребность в синтезе белка с помощью генетического кода была не на столько выражена как у некоторых более примитивных форм. В результате чего у цианобактерий нерибосомный синтез сохранился лучше.
Могу привести гипотетическое объяснение такой ситуации по отношению к археям.
Вероятно, они живут в таких природных условиях, которые создают относительно сильные помехи при копировании наследственного материала и синтезе белков. Например, археи из горячих источников более подвержены упомянутым ошибкам (помехам) вследствие относительно высокой температуры.

[DNAoidea]

А может быть, как раз, в далёком прошлом, когда пептиды были ещё короткими, рибосомы вовсе были и не нужны?

есть разница между тем, что называют пептидом, и белком - пептид короткий - ну до 10 аминокислот максимум, а белки существенно длинее - от 20 - 30, обычно порядка 80 - 100, а бывает и 1000... между 10 и скажем 30 есть большая разница - слишком короткий пептид не может принять стабильной 3D структуры, впрочем от него это и не требуется -обычно это кофакторы белков, которые и стабилизируют их структуру. Честно говоря это-то могли бы выучить - чуть-чуть о структуре белков.

Вы ничего не можете сказать по поводу точности синтеза пептидов в безрибосомный синтезирующих комплексах? Где больше ошибок синтеза возникает? В этих комплексах или в рибосомах?

к сожалению не могу, потому что очень трудно сравнивать - какой-нибудь трипептид и белок из сотни аминокислот

Вероятно, у цианобактерий занимаемая ниша оказалась таковой, что у них потребность в синтезе белка с помощью генетического кода была не на столько выражена как у некоторых более примитивных форм. В результате чего у цианобактерий нерибосомный синтез сохранился лучше.

честно говоря не много знаю про то какую нишу занимают цианобактерии, но по-моему, она не сильно отличается от таковой многих водорослей. кроме того, я уже говорил, что все организмы имеют нерибосомный синтез пептидов, и на каком тогда основании делается вывод, что у цианобактерий он сохранился лучше?

[grumbler]

А может быть, как раз, в далёком прошлом, когда пептиды были ещё короткими, рибосомы вовсе были и не нужны?

Да их и не было, рибосом. Но и пептиды сами по себе не были нужны - вы знаете много коротких пептидов с каталитическими свойствами?

Вероятно, у цианобактерий занимаемая ниша оказалась таковой, что у них потребность в синтезе белка с помощью генетического кода была не на столько выражена как у некоторых более примитивных форм. В результате чего у цианобактерий нерибосомный синтез сохранился лучше.

Вы ошибаетесь, он распространен у них ничуть не шире, чем у других бактерий - во всяком случае, далеко не у всех цианобактерий. Поскольку под "пептидами" цианобактерий в основном имеются в виду, видимо, цианотоксины.
Короткие пептиды синтезируются внерибосомно у всех организмов - достаточно вспомнить про глутатион. Но нет даже намека на возможность, что это остатки чего-то автономного, потому что они синтезируются ферментными комплексами, субъединицы которых, в свою очередь, кодируются ДНК, а не синтезируются нерибосомными путями.[/quote]

[Alexeyy]

Честно говоря это-то могли бы выучить - чуть-чуть о структуре белков.

Да как узнать в чем возникнет непонимание? Я смотрел кое-что. Глянул в Советской энциклопедии – там подробностей не было. У меня дома есть большая медицинская энциклопедия. Всё что там было написано по этим вопросам – пробежался. Видимо, старая – про отличие пептидов и белков по количеству аминокислот там речи не велось. А в относительно популярных статьях, которые почитывал в сети пептиды и белки, контекстно, практически отождествлялись.

Вероятно, у цианобактерий занимаемая ниша оказалась таковой, что у них потребность в синтезе белка с помощью генетического кода была не на столько выражена как у некоторых более примитивных форм. В результате чего у цианобактерий нерибосомный синтез сохранился лучше.

честно говоря не много знаю про то какую нишу занимают цианобактерии, но по-моему, она не сильно отличается от таковой многих водорослей

Да. Только она попримитивнее, чем у водорослей.
Тут же важно сравнивать с ещё более примитивными нишами, чтобы ответить на вопрос почему живущие в них, не имеют столь распространенного нерибосомного синтеза белков, как, по крайней мере, у некоторых цианобактерий.
Кто ещё более примитивен? Археи, и некоторые другие бактерии.
Археям, как раз, свойственны экстремальные ниши (высокие температуры и давления, высокая щелочность, кислотность, соленость, малое количество влаги). Где велики помехи наследственному коду. Вот поэтому там, может быть, и не доминирует нерибосомный синтез белков. 
Что до других бактерий, более примитивных, чем цианобактерии, то, судя по тому, что сейчас извлек из беглого пробега по википедии – им, вроде, тоже свойственна некого рода экстремальность (хотя, в целом, и не столь высокая как у архей). Хотя и в почве живут. Что экстремальным не назовёшь. Но у меня такое ощущение, что из всех бактерий, более примитивных, чем цианобактерии, цианобактерии могли устроились наиболее удобно, где помехообразующие факторы к наследственному материалу наименьшие. Может поэтому у них (или, по крайней мере у некоторых из них) и нерибосомный синтез белка более распространен.

все организмы имеют нерибосомный синтез пептидов, и на каком тогда основании делается вывод, что у цианобактерий он сохранился лучше?

В википедии сказано, что у цианобактерий (возможно, только некоторых), а также простейших грибов существует нерибосомный синтез белков (имеется в виду с помощью белковых комплексов). Если он присущ всем организмам, то, наверняка, в википедии имелось в виду, что у цианобактерий он доминирует (а я так, поначалу, понял, что у них только он и существует). Выше также я приводил цитаты из статьи (на которую ссылается википедия), в которой говорится, что в цианобактериях (вероятно, имелись в виду конкретные виды) большинство пептидов может синтезироваться NRPS (нерибосомный пептидный синтез)  – комплексами.

А может быть, как раз, в далёком прошлом, когда пептиды были ещё короткими, рибосомы вовсе были и не нужны?

Да их и не было, рибосом.

Да, конечно: имелся в виду механизм синтеза пептидов  (белков) с помощью РНК. Рибосомы, конечно, появились не сразу: синтез пептидов, поначалу, происходил какими-то предшественниками рибосом.

А может быть, как раз, в далёком прошлом, когда пептиды были ещё короткими, рибосомы вовсе были и не нужны?

Но и пептиды сами по себе не были нужны - вы знаете много коротких пептидов с каталитическими свойствами?

Не знаю. А по другому как? Не могли же сразу возникнуть белки? Какие-то должны же быть промежуточные, короткие катализаторы? Сейчас, может быть, пептиды и редки в качестве катализаторов. Но когда-то достаточно давно ничего лучшего быть не могло же? Постепенно количество аминокислот нарастало, нарастало, появлялись новые каталитические свойства .... На заре жизни и не нужно, наверно, были много катализаторов. Грубо (образно) говоря имелся бульон (я не имею в виду обязательно океан или т.п.) из аминокислот, все проток летки, примерно одинаковы. Их свойства чрезвычайно близки. Набор возможных, освоенных химических реакций – чрезвычайно ничтожен. Вполне, наверно можно было обойтись и пептидами.

Вероятно, у цианобактерий занимаемая ниша оказалась таковой, что у них потребность в синтезе белка с помощью генетического кода была не на столько выражена как у некоторых более примитивных форм. В результате чего у цианобактерий нерибосомный синтез сохранился лучше.

Вы ошибаетесь, он распространен у них ничуть не шире, чем у других бактерий - во всяком случае, далеко не у всех цианобактерий.

А почему тогда в википедии говорится, что" У низших грибов и некоторых бактерий существует менее распространённый способ биосинтеза белков, который не требует участия рибосом."?
Если у всех бактерий нерибосомный синтез белков одинокого хорошо распространен, то почему тогда подчеркивается, что он распространен лишь у некоторых бактерий? По-моему в википедии хотели сказать, что у некоторых бактерий и низших грибов он (не рибосомный синтез белков) доминирует.

Короткие пептиды синтезируются внерибосомно у всех организмов - достаточно вспомнить про глутатион. Но нет даже намека на возможность, что это остатки чего-то автономного, потому что они синтезируются ферментными комплексами, субъединицы которых, в свою очередь, кодируются ДНК, а не синтезируются нерибосомными путями.

Ну почему нет намёка? Если комплексы безрибосомного синтеза белка способны синтезировать белок, то почему бы они, при соответствующей настройке, не могли бы синтезировать и белок из которого они состоят сами? Разве это не намёк? 
В пользу первичности гипотезы РНК-мира по отношению к белковому, по-моему, и такого намёка нет.
Или, может быть имелось в виду то, что белки, которые синтезируются рассматриваемыми комплексами, должны быть на много короче белков самих комплексов?

[Сергей]

Я по себе это тоже очень хорошо знаю по общению с дилетантами в моей области.

А что за область, если не секрет?

[Alexeyy]

Физика (теоретическая, по образованию). Хотя так же стал специалистом в некоторых прикладных инженерно-технических вопросах (в основном, связанных с медициной), а также в узкой области программирования. Так же вольно и не вольно, похоже, стал специалистом в области философии. И, пожалуй, могу назвать себя специалистом, по крайней мере, в некоторых вопросах, социальной и биологической эволюций.