Inligting

2.14: Sessie 15 - Biologie

2.14: Sessie 15 - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

SESSIE 15

Vandag sal jy

  • Ontleed jou volgordebepalingdata vanaf die terreingerigte mutagenese
  • Gebruik die PyMol struktuur kykprogram om wilde tipe en mutante Abl kristal strukture te sien, en voltooi die struktuur kyk werkblad.

1.) Bespreek die resultate van die aktiwiteit- en inhibisietoetse as 'n klas.

2.) Ontleed jou volgordebepalingdata vir die plekgerigte mutagenese deur DNA-strider of 'n ander DNA-volgordebepalingsprogram te gebruik. Druk 'n afskrif van die DNS-analise uit vir jou finale verslag.

3.) Gebruik PyMol om kristalstrukture van Abl-binding aan inhibeerders te ontleed en voltooi die struktuurbesigtigingswerkblad.

STRUKTUURBESIG

Vir hierdie oefening gaan jy die struktuurkykprogram PyMol gebruik om kristalstrukture te analiseer vanaf die proteïendatabasis (PDB) van die Abl-kinase-domein gebind aan verskeie kleinmolekule-inhibeerders.

Jy sal die volgende kristalstrukture sien:

  • PDB-inskrywing 1IEP: wt Abl kinase-domein gebind aan Gleevec
  • PDB-inskrywing 2GQG: wt Abl kinase-domein gebind aan Dasatinib
  • Opsioneel … PDB-inskrywing 2F4J: die (Gleevec-weerstandige) H396P-mutant van die Abl-kinase-domein gebind aan die kinase-inhibeerder VX-680

Jy sal die PDB-lêer vir elke struktuur moet aflaai. Gaan na www.pdb.org en tik die 4-karakter hemelvaartkode in die boonste soekbalk in (bv. 1IEP) vir die verlangde struktuur.

Sodra jy op die struktuurbladsy is, kies in die linkerkantste kolom onder "Laai lêers" "PDB-teks" en stoor die lêer iewers waar jy dit later sal kan vind. Doen dit vir al drie strukture.

Hou asseblief die volgende punte in gedagte wanneer jy hierdie strukture bekyk

  • Die wt strukture 1IEP en 2GQG elk bevat twee onafhanklike molekules (wat beteken dat twee kinase-domeine in elke kristal is, en dat die twee nie interaksie het nie) bykomend tot die klein molekule-inhibeerders. As u hierdie strukture bekyk, sal u 'n enkele kopie van elke kinase-domein kies ("ketting a" om waar te neem.
  • Die nommering van die Abl-strukture is identies aan dié in jou 5.36-laboratoriumhandleiding.

Tik of skryf asseblief antwoorde op die volgende vrae netjies uit op 'n aparte vel papier (volledige sinne word nie vereis nie). Dit moet saam met ons finale laboratoriumverslag ingedien word. Daar is altesaam 22 vrae.

Sekondêre struktuur

Eerstens sal ons kyk na die algehele sekondêre struktuur van die Abl kinase domein. Vir hierdie deel van die oefening moet jy die 1IEP struktuur

In die lêer spyskaart, kies Maak oop en kies die PBD-lêer wat jy voorheen afgelaai het. Dit sal die molekule in die kykervenster oopmaak.

Hier is 'n paar instruksies om jou te help om met hierdie struktuur in PyMol te werk:

  • Onder die Vertoon spyskaart kies Volgorde, sal dit die volgorde aan die bokant van die kykervenster vertoon. Jy kan residue in die volgorde kies deur hier op hulle te klik, en hulle sal in die kykervenster uitgelig word.
  • Tik in die opdragreël kies ketting a, Ketting a. 'n Oortjie genaamd "Ketting a" sal in die regterkantste kolom van die kykervenster verskyn. As u 'n individuele ketting kies, kan u 'n enkele kopie van die kinase-domein sien, eerder as om beide kopieë wat in die 1IEP-struktuur teenwoordig is, te sien.

Elke keuse in die regterkantste kolom het vyf spyskaarte: Aksies, Wys, Versteek, Etiket en kleur (A,S,H,L,C)

  • Klik langs 1IEP op H (vir versteek), kies alles. Dit behoort die hele struktuur te laat verdwyn.
  • Klik langs "Ketting A" op die S (vir vertoon), en kies spotprent. Nou moet die spotprentlintdiagram van net ketting A op jou skerm verskyn.
  • Om die manipulering van hierdie ketting makliker te maak, klik in die "Ketting A"-kieslys op A (vir aksies), dan sentrum. Om jouself te help oriënteer, wil jy dalk die molekule omdraai totdat dit in die oriëntasie van die kinase-domeine in die Lesing 4-notas is.

Ander oulike dinge wat jy kan doen:

  • Kleur volgens sekondêre struktuur: onder C kies ss, kies enige kleurskema. Dit kan jou help om sekondêre struktuurelemente op te spoor.
  • Kleur soos 'n reënboog: onder C kies spektrum, toe reënboog. Dit sal die struktuur van blou by die N-terminus na rooi by die C-terminus kleur, die volgorde aan die bokant sal ook dienooreenkomstig van kleur verander.

Vrae:

1) Watter tipe sekondêre struktuur is die prominentste in Abl?

2) Watter tipe sekondêre struktuur is die prominentste in die N-lob (residu 225-350) van Abl?

3) Watter tipe sekondêre struktuur is die prominentste in die C-lob (residu 354-498) van Abl?

4) Die proteïen bevat 'n vyfstring-β-vel. Is hierdie blad by die C- of N-terminus van die kinase-domein geleë?

5) Watter oorblyfsels bestaan ​​uit hierdie beta-blad? Vir hierdie antwoord sluit nie die heliks in wat tussen die stringe is nie, so jy moet twee reekse lys. (byvoorbeeld "S229-G250 en L340-A350" sal in die korrekte vorm wees - hoewel dit nie die regte antwoord). Dit kan nuttig wees om op jou struktuur in te zoem om hierdie vraag te beantwoord.

'n Mens kan ook die tipe residu wat in verskillende dele van 'n proteïen voorkom, evalueer. In hierdie geval kan dit makliker wees om na die struktuur te kyk as 'n stokmodel en nie 'n riboonmodel nie. In die "Ketting A" kieslys wys (S) stokke en steek weg (H) spotprent.

Om die struktuur volgens residu te kleur, tik in die opdragreëltipe kleur wit, resn val+trp+..... (tik drieletterkodes in vir elke oorblyfsel van die tipe wat jy inkleur)

Gebruik die opdrag hierbo en kleur al die hidrofobiese oorblyfsels wit (los glisien uit). Onthou om die aromatiese residue vir 'n totaal van 9 hidrofobiese aminosure in te sluit.

Vrae:

6) Waar is die meeste van die hidrofobiese residue geleë, aan die binnekant of die buitekant van die proteïen? (Jy wil dalk heen en weer oorskakel van kyk na die stokkies na die spotprent om 'n beter beeld hiervan te kry.)

7) Waar is die meeste van die polêre reste geleë?

8) Maak dit sin in terme van proteïenvou? Verduidelik.

Molekulêre Besonderhede

Nou sal ons van naderby kyk na spesifieke streke en residue in die !IEP-struktuur om die molekulêre basis vir inhibisie van Abl deur Gleevec te verstaan ​​en hoe mutasies Gleevec-weerstand kan verleen.

  • As jou struktuur tans in die stokvorm is, skakel terug na die kartonvorm. Versteek in die "Ketting A"-kieslys (H) stokke en wys (S) spotprent.
  • Kies om die kleur van jou struktuur in die Ketting A-oortjie terug te stel kleur, volgens element en kies die eerste kleurskema, kies dan kleur, per ketting en kies die eerste kleurskema.
Binding van Gleevec

Kom ons kyk nou van naderby na die bding van Gleevec na die Abl kinase-domein.

  • Tik in die opdragreël: kies Gleevec, organies. Druk enter. 'n Nuwe oortjie sal op die regterkantse kieslys verskyn. Dit is die spyskaart wat die Gleevec-molekule beheer.
  • Vir Gleevec, verander die kleur na 'n ander kleur as Abl. Kies byvoorbeeld kleur en kies oranje. Volgende gaan na kleur, volgens element en kies die eerste kleurskema.

Alhoewel Bcr-Abl konstitutief aktief is, kan dit 'n geaktiveerde toestand of een van baie geïnaktiveerde toestande aanneem. Oorweeg Gleevec-binding in verhouding tot die aktiveringslus (A-lus) van die Abl-kinase-domein. Die A-lus bestaan ​​uit Abl-reste 381-402.

  • Tik in die opdragreël: kies Aloop, resi 381-402. Druk enter. 'n Nuwe oortjie sal op die regterkantste kieslys verskyn om die A-lus te beheer.
  • Merk die A-lus met 'n nuwe kleur. Onder die "Aloop"-oortjie, kies kleur en toe magenta
  • Kies die bewaarde DFG (Asp-Phe-Gly)-motief binne die A-lus deur te tik: kies DFG, resi 381-383. Druk Enter.
  • Kies wys in die "DFG"-kieslys aan die regterkant van die skerm (S) as stokke.

Vrae:

9) Wanneer gebind aan Gleevec, is die A-lus van die Abl-kinase-domein in die oop (uitgebreide) of geslote konformasie? Verduidelik jou antwoord baie kortliks.

10) Wanneer gebind aan Gleevec, is Abl kinase domein in die aktiewe of onaktiewe vorm. Verduidelik jou antwoord baie kortliks.

Waterstofbindings in die aktiewe plek

Gleevec bind in die ATP-bindende sak, die aktiewe plek, van Abl. Een belangrike ding om op te let is dat die resolusie van 'n X-straal kristalstruktuur nie hoog genoeg is om waterstofatome te sien nie, dus is hulle nie in die model ingesluit nie. Om waterstofbindingsinteraksies toe te ken wat belangrik is in substraat, moet jy verder lees as wat die struktuur jou kan vertel en jou chemiese kennis gebruik.

Dit kan makliker wees om molekulêre interaksies te sien as jy die hoeveelheid atome wat jy op die skerm sien, beperk.

  • In die opdragreëltipe: kies bindingpo kies alle atome binne 8 Angstrom van die Gleevec-molekule en maak 'n spyskaart daarvoor in die regterkantse kieslyskolom genaamd "bindingpocket". Let wel: moenie spasies in jou seleksiename gebruik nie. PyMol is ook hooflettersensitief, so as jy die keuse "Gleevec" genoem het, sal dit nie "gleevec" verstaan ​​nie.
  • Kies H, alles in die Ketting A-kieslys.
  • Kies S, stokke of lyne in die bindsakkieslys (stokkies is dikker as lyne).

Om afstande tussen bindings te meet, klik op die Wizard-kieslys (bo-aan die opdragreëlvenster) en kies meting. In die venster sal dit jou vra om op die eerste atoom te klik. Volg die aanwysings om afstande te meet soos nodig om die volgende vrae te beantwoord.

As jy na waterstofbindings soek, maak seker dat die atome wat jy meet, atome is wat waterstofbindingsvennote kan wees, en onthou dat redelike H-bindingsafstande 2,4 - 3,0Å is

As jou skerm deurmekaar raak met afstandwaardes, klik "Vee alle metings uit" in die regterhandkieslys. Wanneer jy klaar is met die meet van afstande, klik Klaar.

Vrae:

11) Watter groep op die struktuur van Gleevec hierbo kan aan waterstofbindings deelneem? (Teken Gleevec en dui die groepe aan deur te sirkel).

12) As jy na die Abl-struktuur kyk, noem die residue wat lyk asof waterstofbindings aan Gleevec is en gee die afstand tussen die atome. Teken dit op jou Gleevec-struktuur. Wenk: daar is 4 moontlike waterstofbindings binne 3.0 Å.

Let daarop dat slegs nuut waterstofbindings maak inhibeerderbinding energeties gunstiger. H-bindings met 'n inhibeerder wat voortspruit uit die verbreking van H-bindings tussen residue binne die bindingsak of met gekoördineerde water stabiliseer nie beduidende inhibeerderbinding nie.

13) Noem twee ander interaksies wat die inhibeerder in die aktiewe plek kan stabiliseer.

Kom ons kyk nou na die mees algemene mutasieplek wat gevind word in gevalle van Gleevec-weerstandige CML. webwerf 315.

14) Watter aminosuur is op hierdie plek, en watter soort interaksie het hierdie spesifieke oorblyfsel met die inhibeerder?

15) Wat kan jy voorspel sal gebeur as hierdie oorblyfsel na Asn of Ile gemuteer word?

16) Wat as hierdie oorblyfsel na Ala gemuteer is?

Oorweeg nou oorblyfsel 315 in die struktuur van Abl gekomplekseer met Dasatinib, die ander inhibeerder wat jy in die sessie 13/14 kinase-aktiwiteittoetse getoets het. Hiervoor sal ons die struktuur met PDB gebruik ID: 2GQG. In hierdie struktuur is daar weer twee molekules in die lêer, so jy moet 'n enkele ketting kies om na te kyk.

Maak die 1IEP struktuur en oop 2GQG in die kykervenster.

  • Onder die Vertoon spyskaart kies Volgorde.
  • Tik kies ketting a, Ketting a. Klik langs "2GQG" op H, en kies alles. Klik langs "Ketting A" op die S en kies spotprent.
  • Soos met die Gleevec-gebonde struktuur, om die manipulering van hierdie ketting makliker te maak, klik op A, toe sentrum in die "Ketting A"-kieslys.

Sodra jy die struktuur oopgemaak het, oorweeg die inhibeerder-bindingsplek. Dit is dieselfde webwerf waaraan Gleevec bind. maar Dasatinib bind op 'n ander manier.

Kies die inhibeerder (Dasatinib) deur te tik kies Dasatinib, organies en druk enter.

Verander sy kleur sodat jy dit van die proteïen kan onderskei. (Sien die aanwysings hierbo vir Gleevec as jy nie kan onthou hoe om dit te doen nie.)

As verwysing, hier is 'n struktuur van die Dasatinib:

Kyk na residu 315 van Abl. Merk hierdie oorblyfsel op die proteïen deur op die ooreenstemmende "T" in die volgordevertoning aan die bokant van die skerm te klik. Die gekose oorblyfsel (315) sal uitgelig word, en in die regterkantse spyskaart sal daar 'n oortjie wees gemerk "kies". Hierdie oortjie beheer wat jy ook al in die kykervenster gekies het. Gebruik hierdie oortjie om oorblyfsel 315 in stokvorm te vertoon en die kleur te verander. Verwys na die gedetailleerde instruksies van bo om die oorskot te manipuleer soos nodig om die volgende vrae te beantwoord.

17) Is oorblyfsel 315 in wisselwerking met Dasatinib? Indien wel, beskryf die interaksie.

18) Sou jy verwag dat Dasatinib 'n Abl-mutant effektief sal inhibeer met residu 315 wat na 'n Ile gemuteer is? Verduidelik baie kort hoekom of hoekom nie.

Konformasie-oorwegings

Oorweeg nou Dasatinib-binding in verhouding tot die aktiveringslus van Abl-kinase.

  • Soos jy met die vorige (Gleevec-gebonde) struktuur gedoen het, kies die aktiveringslus deur te tik kies Aloop, resi 381-402 en druk enter.
  • Kies langs die "Aloop"-oortjie kleur en toe magenta.
  • Kies die bewaarde DFG (Asp-Phe-Gly)-motief binne die A-lus deur te tik: Kies DFG, resi 381-383. Druk enter.
  • Kies wys in die "DFG"-kieslys aan die regterkant van die skerm (S) as stokke.

19) Wanneer gebind aan Dasatinib, is die A-lus van die Abl-kinase-domein in die oop (verlengde) of geslote konformasie? Verduidelik jou antwoord baie kortliks.

Soos jy dalk onthou van lesing #4, boots Tyr 393 binne die aktiveringslus die teiken-tirosien na (wat gefosforileer moet word) op die peptied of proteïensubstraat, en dit bind in die substraatbindingsplek van Abl. Wanneer Tyr 393 gefosforileer is, kan dit nie meer op hierdie terrein bind nie. Tyr393 word dikwels in die aktiewe vorm van 'n kinase gefosforileer, maar word nooit in die onaktiewe vorm gefosforileer nie.

Vind oorblyfsel Tyr393 in die Dasatinib-gebonde Abl-struktuur. Let op die ligging van hierdie oorblyfsel in hierdie struktuur. (Residue 393 word as “PTR” in plaas van “Y” gelys. “PTR” staan ​​vir “phosphoryl tyrosine”, alhoewel die fosforielgroep nie in die struktuur gesien kan word nie.)

Ons kan 'n beter kyk na konformasieverskille kry, soos met die Abl A-lus, deur 'n oorleg van die twee strukture te maak.

Met die 2GQG struktuur wat reeds gelaai is, maak die 1IEP-struktuur in dieselfde kykervenster oop. Vertoon beide molekules as spotprente. Tik in die opdragreël belyn 1IEP, 2GQG.

Vind oorblyfsel 393 in beide strukture. Dit kan help om die strukture in spotprentmodus te sien (soos hierbo) en dan atome slegs vir die verlangde residue te vertoon deur residu 393 in beide molekules en regs van (kies) klik, S, stokke. Jy kan ook die A-lus van elke struktuur in 'n ander kleur uitlig.

20) Hoe verskil die ligging van residu 393 in die twee strukture?

Vind die inhibeerder in elke struktuur (byvoorbeeld deur show sticks, organies te tik) in die opdragreël.

21) Vergelyk baie kortliks die bindingsoriëntasie van Gleevec en Dasatinib.

22) Die H396P-mutasie in Abl destabiliseer die onaktiewe konformasie van die kinase. Gebaseer op die Gleevec-gebonde en Dasatinib-gebonde strukture van st Abl, verduidelik hoe jou laboratoriumresultate van die kinase-aktiwiteittoetse met wt en H396P Abl konsekwent (of nie konsekwent nie) met hierdie strukture is. (As jy nog nie Sessie 14 voltooi het nie, voorspel wat jy sou verwag om te sien in die H396P-toetse gebaseer strukturele bewyse. Vergelyk dit met jou werklike resultate nadat jy jou toetse voltooi het.)

Opsioneel: As jy belangstel om die struktuur van die H396P-mutant te verken, kan jy die PDB-lêer opbring 2F4J, wat H396P Abl is gebind aan 'n ander inhibeerder, VX-680. Dit word NIE vereis om enige van die vrae hierbo te beantwoord nie.

Let wel: Om 'n hoë kwaliteit beeld van enige molekulêre struktuur vanaf Pymol te stoor: 1) tik bg_kleur wit 2) tik straal 1200,1200 3) kies stoor prent as en kies dan PNG.

SESSIE 15 Antwoordsleutel

1) Watter tipe sekondêre struktuur is die prominentste in Abl? alfa heliks

2) Watter tipe sekondêre struktuur is die prominentste in die N-lob (residu 225-350) van Abl? beta-blad (ok om ook in te sluit dat daar 'n alfa-heliks is)

3) Watter tipe sekondêre struktuur is die prominentste in die C-lob (residu 354-498) van Abl? alfa heliks

4) Die proteïen bevat 'n vyfstring-β-vel. Is hierdie blad by die C- of N-terminus van die kinase-domein geleë? N-terminus

5) Watter oorblyfsels bestaan ​​uit hierdie beta-blad? Vir hierdie antwoord sluit nie die heliks wat tussen die stringe is in nie, dus moet jy twee reekse lys. (Byvoorbeeld “S229-G250 en L340-A350” sal in die korrekte vorm wees – hoewel dit nie die korrekte antwoord is nie). Dit kan nuttig wees om op jou struktuur in te zoem om hierdie vraag te beantwoord. I(242)-L(266) en L(301)-E(316)

6) Waar is die meeste van die hidrofobiese residue geleë, aan die binnekant of die buitekant van die proteïen? (Jy wil dalk heen en weer oorskakel van die kyk van die stokkies na die spotprentvorm om 'n beter beeld hiervan te kry.) aan die binnekant

7) Waar is die meeste van die polêre reste geleë? aan die buitekant

8) Maak dit sin in terme van proteïenvou? Verduidelik. Ja. Die oorblyfsels aan die buitekant van 'n proteïen sal in wisselwerking wees met watermolekules, so dit maak sin dat hulle polêr is. Die hidrofobiese molekules is beide beskerm teen die water en is in staat om met mekaar te reageer aan die binnekant van die proteïen.

9) Wanneer gebind aan Gleevec, is die A-lus van die Abl-kinase-domein in die oop (uitgebreide) of geslote konformasie? Verduidelik jou antwoord baie kortliks. Gesluit. Die aktiveringslus blokkeer die substraatbindingsplek en die Asp-residu van die DFG-motief wys weg van die ATP-bindingsplek.

10) Wanneer gebind aan Gleevec, is Abl kinase domein in die aktiewe of onaktiewe vorm. Verduidelik jou antwoord baie kortliks. Onaktief. Die A-lus is gesluit in die onaktiewe konformasie.

11) Watter groepe op die struktuur van Gleevec hierbo kan aan waterstofbindings deelneem? (Teken Gleevec en dui die groepe aan deur te sirkel).

12) As jy na die Abl-struktuur kyk, noem die residue wat blykbaar waterstof aan Gleevec bind en gee die afstande tussen die atome. Teken dit op jou Gleevec-struktuur. Wenk: daar is 4 moontlike waterstofbindings binne 3,0 Å .

13) Noem twee ander interaksies wat die inhibeerder in die aktiewe plek kan stabiliseer. Van der Waals en hidrofobiese interaksies

Vir vrae 14 tot 18, oorweeg die mees algemene mutasieplek wat gevind word in gevalle van Gleevec-weerstandige CML, webwerf 315.

14) Watter aminosuur is op hierdie plek, en watter soort interaksie het hierdie spesifieke oorblyfsel met die inhibeerder? Thr oorblyfsel. H-binding.

15) Wat kan jy voorspel sal gebeur as hierdie oorblyfsel na Asn of Ile gemuteer word? H-binding sou nie moontlik wees nie en daar sou steriese inmenging met Gleevec-binding wees.

16) Wat as hierdie oorblyfsel na Ala gemuteer is? H-binding nie moontlik nie. Geen steriese effek nie.

17) Is oorblyfsel 315 in wisselwerking met Dasatinib? Indien wel, beskryf die interaksie.

18) Sou jy verwag dat Dasatinib 'n Abl-mutant effektief sal inhibeer met residu 315 wat na 'n Ile gemuteer is? Verduidelik baie kort hoekom of hoekom nie. Nee. H-binding sal breek en sal steries inmeng met binding (hoewel nie so uiters soos vir Gleevec nie)

19) Wanneer gebind aan Dasatinib, is die A-lus van die Abl-kinase-domein in die oop (verlengde) of geslote konformasie? Verduidelik jou antwoord baie kortliks. Maak oop. Die aktiveringslus weg van die substraatbindingsplek en die Asp-residu van die DFG-motief wys na die ATP-bindingsplek.

20) Hoe verskil die ligging van residu 393 in die twee strukture? In die Gleevec-gebonde struktuur is Tyr393 in die substraatbindingsak, en in die Dasatinib-gebonde struktuur word Tyr 393 ver weg van die substraatbindingsak geskuif.

21) Vergelyk baie kortliks die bindingsoriëntasie van Gleevec en Dasatinib. Baie antwoorde is aanvaarbaar hiervoor. Studente kan byvoorbeeld die dele van die twee molekules teken wat oorvleuel en die dele wat in teenoorgestelde rigtings wys. Alternatiewelik kan hulle skryf dat Gleevec diep in 'n hidrofobiese sak bind, terwyl Dasatinib meer soortgelyk aan ATP bind (hulle sal na hul Lesing 4-notas moet kyk om dit te sien).

22) Die H396P mutasie in Abl destabiliseer die onaktiewe konformasie van die kinase. Gebaseer op die Gleevec-gebonde en Dasatinib-gebonde strukture van wt Abl, verduidelik hoe jou laboratoriumresultate van die kinase-aktiwiteittoetse met wt en H396P Abl konsekwent (of nie konsekwent nie) met hierdie strukture is. (As jy nog nie Sessie 14 voltooi het nie, voorspel wat jy sou verwag om te sien in die H396P-toetse gebaseer strukturele bewyse. Vergelyk dit met jou werklike resultate nadat jy jou toetse voltooi het.) Die strukture wys dat Gleevec die onaktiewe vorm bind, en Dasatinib bind die aktiewe vorm. Dit stem ooreen met die kinase-toetse, wat toon dat die wt Abl deur beide Gleevec en Dasatinib geïnhibeer word (in ooreenstemming met die feit dat die wt beide die aktiewe en onaktiewe vorms kan aanneem), terwyl H396P slegs deur Dasatinib geïnhibeer word (wat maak sin omdat die onaktiewe vorm in hierdie mutant gedestabiliseer is).


2.15 Biodiversiteit & Aanpasbare Bestraling

Figuur 2.16 ’n Endemiese lawa-akkedis op een van die Galápagos-eilande

soveel dat hulle as aparte spesies beskou word. Byvoorbeeld, 'n voorvaderlike bevolking van akkedisse, moontlik van die vasteland van Suid-Amerika, het miljoene jare gelede die Galápagos-eilande (in die ekwatoriale Stille Oseaan) gekoloniseer. Na baie generasies van mutasie, wegdrywing en seleksie was die koloniserende populasie genoegsaam verskillend van die ouerbevolking om klassifikasie as 'n ander spesie te regverdig. Hierdie patroon is toe dwarsdeur die eilande herhaal, met migrasie, wegdrywing, mutasie en seleksie wat almal verskillend op verskillende eilandbevolkings opgetree het. Dus, van een koloniserende spesie, het die argipel nou verskeie verskillende spesies van wat ons noem lawa akkedisse. Al hierdie akkedisse is endemies na die argipel - dit wil sê, hulle word nêrens anders in die wêreld gevind nie (Figuur 2.15).

Aanpasbare bestraling vind plaas wanneer een voorouerspesie tot verskeie afstammelingespesies lei namate nuwe habitatte gekoloniseer word. Daar is baie voorbeelde van aanpasbare bestraling en endemisme in eilandkettings soos Galápagos (bv. vinke, spotvoëls, lawa-akkedisse en Opuntia kaktus) en Hawaii (bv. heuningkruipvoëls [Figuur 2.16], vrugtevlieë en silwerswaardplante). Aanpasbare bestraling is ook algemeen waar habitatte gefragmenteer is (bv. deur bergreekse, riviere, ens.)

Figuur 2.17 'n Paar Hawaiiaanse heuningkruipplante, wat illustreer hoe diversiteit kan voortspruit uit die aanpasbare bestraling van spesies van 'n enkele stigterspesie.


Hoofstuk Opsomming

Diere vorm 'n diverse koninkryk van organismes. Alhoewel diere in kompleksiteit wissel van eenvoudige seesponse tot mense, deel die meeste lede sekere kenmerke. Diere is eukariotiese, meersellige, heterotrofiese organismes wat hul kos inneem en gewoonlik ontwikkel tot beweeglike wesens met 'n vaste liggaamsplan. Die meeste lede van die diereryk het gedifferensieerde weefsels van vier hoofklasse—senuwee-, spier-, bind- en epiteelweefsel—wat gespesialiseerd is om verskillende funksies te verrig. Die meeste diere reproduseer seksueel, wat lei tot 'n ontwikkelingsvolgorde wat in die diereryk relatief soortgelyk is.

Organismes in die diereryk word geklassifiseer op grond van hul liggaamsmorfologie en -ontwikkeling. Ware diere word verdeel in dié met radiale versus bilaterale simmetrie. Diere met drie kiemlae, wat triploblaste genoem word, word verder gekenmerk deur die teenwoordigheid of afwesigheid van 'n interne liggaamsholte wat 'n seeloom genoem word. Diere met 'n liggaamsholte kan óf seelomate óf pseudo-elomate wees, afhangend van watter weefsel aanleiding gee tot die seeloom. Seelomate word verder verdeel in twee groepe genoem protostome en deuterostome, gebaseer op 'n aantal ontwikkelingskenmerke.

15.2 Sponse en Cnidarians

Diere wat in die filum Porifera ingesluit is, is parazoë en besit nie ware weefsel nie. Hierdie organismes toon 'n eenvoudige organisasie. Sponse het verskeie seltipes wat daarop gemik is om verskeie metaboliese funksies uit te voer.

Cnidarians het buitenste en binneste weefsellae wat 'n nie-sellulêre mesoglea insluit. Cnidarians beskik oor 'n goed gevormde spysverteringstelsel en voer ekstrasellulêre vertering uit. Die cnidosiet is 'n gespesialiseerde sel vir die lewering van gifstowwe aan prooi en roofdiere. Cnidarians het aparte geslagte. Hulle het 'n lewensiklus wat morfologies verskillende vorme behels—medusoïed en poliepoïed—op verskillende stadiums in hul lewensiklus.

15.3 Platwurms, Aalwurms en geleedpotiges

Platwurms is akoelomaat, triploblastiese diere. Hulle het nie bloedsomloop- en respiratoriese stelsels nie, en het 'n rudimentêre uitskeidingstelsel. Die spysverteringstelsel is onvolledig by die meeste spesies. Daar is vier tradisionele klasse platwurms, die grootliks vrylewende turbellariërs, die ektoparasitiese monogenea en die endoparasitiese trematodes en cestodes. Trematodes het komplekse lewensiklusse wat 'n sekondêre weekdiergasheer en 'n primêre gasheer behels waarin seksuele voortplanting plaasvind. Cestodes, of lintwurms, besmet die spysverteringstelsels van primêre gewerwelde gashere.

Aalwurms is pseudo-elomate lede van die klade Ecdysozoa. Hulle het 'n volledige spysverteringstelsel en 'n pseudo-elomiese liggaamsholte. Hierdie filum sluit vrylewende sowel as parasitiese organismes in. Hulle sluit tweehuisige en hermafroditiese spesies in. Aalwurms het 'n swak ontwikkelde uitskeidingstelsel. Embrionale ontwikkeling is ekstern en gaan deur larfstadia geskei deur vervellings.

Leedpotiges verteenwoordig die mees suksesvolle filum van diere op aarde, in terme van aantal spesies sowel as die aantal individue. Hulle word gekenmerk deur 'n gesegmenteerde liggaam en gesamentlike aanhangsels. In die basiese liggaamsplan is 'n paar aanhangsels per liggaamsegment teenwoordig. Binne die filum word klassifikasie gebaseer op monddele, aantal aanhangsels en wysigings van aanhangsels. Geledpotiges dra 'n chitienagtige eksoskelet. Kieue, trageae en boeklonge vergemaklik asemhaling. Embrionale ontwikkeling kan veelvuldige larwestadia insluit.

15.4 Weekdiere en Annelides

Die filum Mollusca is 'n groot, hoofsaaklik mariene groep ongewerwelde diere. Weekdiere toon 'n verskeidenheid van morfologieë. Baie weekdiere skei 'n kalkagtige dop af vir beskerming, maar by ander spesies is die dop verminder of afwesig. Weekdiere is protostome. Die dorsale epidermis in weekdiere word gemodifiseer om die mantel te vorm, wat die mantelholte en viscerale organe omsluit. Hierdie holte is onderskei van die seëlomiese holte, wat die volwasse dier behou, wat die hart omring. Asemhaling word vergemaklik deur kieue bekend as ctenidia. 'n Chitienagtige skraper genoem die radula is teenwoordig in die meeste weekdiere. Weekdiere is meestal tweehuisig en word in sewe klasse verdeel.

Die filum Annelida sluit wurmagtige, gesegmenteerde diere in. Segmentasie is beide ekstern en intern, wat metamerisme genoem word. Annelide is protostome. Die teenwoordigheid van chitienagtige hare genoem chaetae is kenmerkend van die meeste lede. Hierdie diere het goed ontwikkelde senuwee- en spysverteringstelsels. Polychaete annelide het parapodia wat deelneem aan voortbeweging en asemhaling. Suiers word in die orde Hirudinea gesien. Teelstelsels sluit afsonderlike geslagte en hermafroditisme in.

15.5 Echinoderms en Chordates

Echinoderms is deuterostoom mariene organismes. Hierdie filum van diere dra 'n kalkhoudende endoskelet wat bestaan ​​uit ossikels wat deur 'n stekelrige vel bedek is. Echinoderms beskik oor 'n water-gebaseerde bloedsomloopstelsel. Die madreporite is die in- en uitgangspunt vir water vir die watervatstelsel.

Die kenmerkende kenmerke van Chordata is 'n notokord, 'n dorsale hol senukoord, faringeale splete en 'n post-anale stert. Chordata bevat twee klades ongewerwelde diere: Urochordata (manteldiere) en Cephalochordata (lantjies), saam met die gewerwelde diere. Die meeste manteldiere leef op die seebodem en is suspensievoeders. Slangjies is suspensievoerders wat op fitoplankton en ander mikroörganismes voed.

15.6 Gewerwelde diere

Die vroegste gewerwelde diere wat van die ongewerwelde kordate afgewyk het, was die kakebeenlose visse. Hagvisse is palingagtige aasdiere wat op dooie ongewerwelde diere en ander visse voed. Lampreie word gekenmerk deur 'n getande, tregteragtige suigmond, en sommige spesies is parasities op ander visse. Gnathostome sluit die kakebeen visse (kraakbeen- en beenvisse) sowel as alle ander viervoetiges in. Kraakbeenvisse sluit haaie, rogge, skaatse en spookhaaie in. Benige visse kan verder verdeel word in straalvin- en lobvinvisse.

As vierpotiges word die meeste amfibieë gekenmerk deur vier goed ontwikkelde ledemate, hoewel sommige spesies salamanders en alle caeciliane ledemate is. Amfibieë het 'n klam, deurlaatbare vel wat vir kutane asemhaling gebruik word. Amfibies kan in drie klades verdeel word: salamanders (Urodela), paddas (Anura) en caecilians (Apoda). Die lewensiklus van amfibieë bestaan ​​uit twee afsonderlike stadiums: die larfstadium en metamorfose na 'n volwasse stadium.

Die amniote word van amfibieë onderskei deur die teenwoordigheid van 'n terrestriële aangepaste eier wat deur amniotiese membrane beskerm word. Die amniote sluit reptiele, voëls en soogdiere in. ’n Sleutelaanpassing wat reptiele toegelaat het om op land te lewe, was die ontwikkeling van skubberige vel. Reptilia sluit vier lewende klades in: Crocodilia (krokodille en alligators), Sphenodontia (tuataras), Squamata (akkedisse en slange) en Testudines (skilpaaie).

Voëls is endotermiese amniote. Vere dien as isolasie en laat vlug toe. Voëls het pneumatiese bene wat hol eerder as weefsel gevul is. Lugvloei deur voëllonge beweeg in een rigting. Voëls het uit dinosourusse ontwikkel.

Soogdiere het hare en melkkliere. Soogdiervel sluit verskeie sekretoriese kliere in. Soogdiere is endotermies, soos voëls. Daar is drie groepe soogdiere wat vandag leef: monotreme, buideldiere en eutherians. Monotreme is uniek onder soogdiere aangesien hulle eiers lê, eerder as om lewende kleintjies geboorte te gee. Eutheriese soogdiere het 'n komplekse plasenta.

Daar is 16 bestaande (lewende) ordes eutheriese soogdiere. Mense is die naaste verwant aan primate, wat almal aanpassings het om bome te klim, hoewel nie alle spesies boomagtig is nie. Ander kenmerke van primate is breine wat groter is as dié van ander soogdiere, kloue wat in plat naels verander is, en tipies een kleintjie per swangerskap, stereoskopiese visie en 'n neiging om die liggaam regop te hou. Primate word in twee groepe verdeel: prosimians en antropoïede.


Metodes

’n Literatuursoektog is uitgevoer met behulp van PubMed, Ovid Medline, Cochrane Database of Systematic Reviews en PsychINFO vir artikels wat tussen 1990 en Julie 2011 gepubliseer is met die volgende soekterme: ECT of elektrokonvulsiewe terapie, transkraniale magnetiese stimulasie, TMS, depressie, behandelingsweerstandige depressie, VNS of vagale senuweestimulasie, DBS of diep brein stimulasie, kliniese proef. Uit 807 artikels wat opgespoor is, het ons artikels ingesluit wat in Engels geskryf is wat kliniese proefresultate van 'n oorspronklike monster gerapporteer het, en 98 artikels is uiteindelik in detail hersien. Die verwysingsafdelings van die artikels is nagegaan vir kruisverwysings. Vir ECT het ons slegs die studies ingesluit wat die doeltreffendheid van ECT met ander toestelle vergelyk. Vir DBS, gegewe die afwesigheid van gerandomiseerde beheerde proewe, het ons alle kliniese proewe en gevalleverslae ingesluit.


Luidsprekers

Michelle Boyle

Mathieu Brochet

Sebastian Lourido

Whitehead Instituut vir Biomediese Navorsing

Marta Maia

KEMRI Wellcome Trust Program in Kilifi

Liliana Mancio Silva

Malcolm E. Molyneux

Liverpool Skool vir Tropiese Geneeskunde

Miguel Prudencio

Instituto de Medicina Molecular

Terrie Taylor

Michigan State University

Michael White


Hoe om te registreer om NSpine On-Demand te kyk

  • Kyk enige tyd, enige plek, op aanvraag.
  • Geniet die kennis en leer met die beste professionele persone in jou veld
  • Deel die leer, vars denke en nuwe idees saam met jou span in die kantoor.
  • Kyk as 'n groep: bespreek 'n vergaderlokaal, en kyk saam na die konferensie-opnames.
  • Kyk opgeneemde sessies die hele jaar. Jy het toegang tot die video-op-aanvraag-argief vir 12 maande
  • Wees ingelig en bly op hoogte van die nuutste neigings en insig

Nspine is toegewy aan die verskaffing van opvoedkundige inhoud

NSpine liefdadigheidsaktiwiteit

NSpine het in vorige vergaderings tot 30% van die wins aan liefdadigheidssake geskenk. Ondersteunde organisasies en oorsake sluit in:

  • Spine Alliance
  • WWF
  • Britse Rooi Kruis (aan die gang)
  • Avaaz (deurlopend)
  • Wikipedia (deurlopend)
  • Skoliose Vereniging VK
  • Nottingham Universiteit Hospitaal Liefdadigheid
  • Ocean verenig
  • Dominic Thompson-uitreikprojekte
  • Probone Italia
  • Spine Spesialiteit Ontwikkeling Lagos Universiteit Hospitaal
  • Verfilming van alle lesings vir verdere studie
  • & Die vervaardiging van die ruggraatgeskiedenis-onderhoudprojek

2de Jaar Biologie Hoofstuk 15 Homeostase MCQs

Ons weet jy soek 2de jaar biologie hoofstuk 15 Homeostase MCQ's in PDF-formaat om af te laai. Beste en omvattende biologie notas vir FSc deel 2 studente. Dit is hoekom ons die beste gehalte notas van 12de klas biologie opgelaai het. Jy kan maklik Hoofstuk 1 Homeostase MCQ's aflaai of dit aanlyn bekyk.

Hou van ons Facebook-bladsy vir opvoedkundige opdaterings Taleem City

Hierdie 12de klas biologie MCQ's notas voorberei volgens die sillabus van alle Punjab Boards. Ander borde behalwe Punjab volg nie hierdie aantekeninge nie. Hierdie Punjab-rade is Gujranwala-raad, Lahore-raad, Faisalabad-raad, Multan-raad, Rawalpindi-raad, Bahawalpur-raad Sargodha-raad, DG Khan-raad, Sahiwal-raad.

Laaste woorde, ons het ons beste pogings aangewend om hierdie notas voordelig vir jou te maak. Maar as jy enige fout vind, so enige voorstel vir die verdere akkuraatheid daarvan word egter uitgenooi. En as jy vind dat ons pogings jou help, deel dit met jou maats, want “Sharing is Caring”.


Ek hoor SO baie vroue sê "wanneer ek die selfvertroue kry, gaan ek 'n sessie bespreek." Maar dames, laat ek vir julle sê: julle moet 'n sessie bespreek as julle 'n bietjie selfvertroue BENODIG! Dit kan skrikwekkend wees om buite jou gemaksone te stap, maar dit is so die moeite werd wanneer jy jouself uiteindelik deur iemand anders se oë sien en besef hoe mooi en wonderlik jy werklik is. Anytime those doubts or insecurities try to creep in again, all you have to do is pull out a few photos from your session, and BAM! The evidence doesn’t lie: You are one sexy and confident woman.

From a gorgeous baby bump to the incredible stripes and scars that are left long after: Celebrate and embrace that mom body in all its’ stages with a boudoir shoot. Yes, your body is changing or has changed, but it just shows that it carried life inside of it! You carried a baby inside of you (And likely many more than just one), and that is something to be proud of and love wholeheartedly.


Reviewers' comments

Reviewer 1: Rob Knight (University of Colorado)

In this intriguing manuscript, Wolf & Koonin combine comparative genomics with Eigen's (1978) concept of the error threshold to provide a new, comprehensive model for the origins of translation. Specifically, they build on Szathmary's (1993) model of amino acids as coenzymes in an RNA metabolism as a starting point for the genetic code. As pointed out by Knight & Landweber (2000), there are three pathways to a protein-based genetic code from the RNA world that preserves continuity of features of the genetic code: the RNAs that bind directly could have played the roles of tRNAs, mRNAs, or aminoacyl-tRNA synthetases. Wolf & Koonin favor a model along the lines of the latter role, suggesting that cofactor-enhanced catalysis, and then nonribosomal synthesis of short peptides, were the original driving force for RNA-catalyzed translation. They present an intriguing new overall model of the evolution of the translation system, and highlight aspects of this model that could be tested in the laboratory. The main weakness of the manuscript in its current form is its endorsement of the frozen accident model (FAM) of the genetic code's evolution without the presentation of alternative explanations of the evidence in favor of the optimality of the genetic code relative to random codes, and the coding triplet/binding site associations that have been observed through SELEX and in the Group I intron. However, as the authors themselves point out, the resurrection of the frozen accident model is not an important feature of their overall model for the emergence of translation, and this discussion could be omitted without diminishing the manuscript's contribution.

The manuscript presents some interesting ideas that I have not seen elsewhere and that appear to shed substantial new light on the difficult problem of the origin of translation.

For example, the discussion on p. 13 that shows that the domains in the aaRS are highly derived relative to domains in other proteins is extremely interesting, because we might have expected the aaRS to be among the earliest proteins. If they are not, the likelihood that they displaced some other system for coded translation increases dramatically (Theobald & Wuttke's 2005 study of OB-fold superfamily relationships also supports this idea). One point that should be specifically noted in this context is that not only do these relationships imply that the aaRS are relatively late arrivals, but also that coded translation must have predated the aaRS so that the sequence information that allows us to determine the phylogenetic relationships among these folds could be transmitted to the present. In other words, if comparable folds were once produced by a different synthesis mechanism, either we would need either a system of reverse translation to copy the sequence information into nucleic acids, or all of the proteins produced by that mechanism would have been lost when coded translation took over.

Similarly, the discussion on pp. 33–39 of a plausible scenario for the evolution of the modern translation system seems plausible and is more detailed than most such scenarios to be found in the literature.

A couple of areas of the manuscript could potentially be supported by drawing on additional literature. For example, on p. 8, Dennett has an excellent discussion in "Darwin's Dangerous Idea" (Simon & Schuster, 1995) of the production of apparently irreducibly complex phenomena through simplification of an even more complex system, e.g. building an arch by taking away stones from a pile of rubble. The complexity of the system of peptide- specific synthetases that would be required for the model proposed here might make this an appropriate metaphor. Similarly, Yarus's (2001) article "On translation by RNAs alone", and Yarus & Welch's (2000) article "Peptidyl transferase: ancient and exiguous" contain some thoughts that would be relevant here and later in the manuscript.

Author response: Dennett's metaphor of the Roman arch is, indeed, excellent and might be relevant, even if not directly, because, here, we are talking more of stepwise displacement than selective elimination, and do not really postulate an initial state that was more complex than the final one. In any case, one of the strengths of the Biology Direct model is that the review is published, so the reader can read about this metaphor here. Ditto for the reviews by Yarus: the reader now knows of them and may turn to them if desirable (other work from Yarus' laboratory is cited extensively).

The discussion of ribozymes on p. 18 could possibly benefit from a discussion of riboswitches and their implications for control mechanisms in the cell, and/or for the other roles or RNA that suggest the RNA World (use in cofactors, role in nucleotide metabolism, use of RNA as a primer in DNA synthesis, etc.) However, the manuscript is fairly long as it is, and most of these points have been raised many times in the cited literature already.

Author response: Yes, the paper is fairly long, and we believe that riboswtiches are of no direct relevance.

Finally, some of the specific contentions could benefit from more elaboration. For example, on pp. 11–12, we find the statement:

"Put another way, the conservation of the core of the translation machinery is the strongest available evidence that some form of LUCA actually existed (it is, in principle, conceivable that life started off as a multitude of distinct forms but a single variant of the translation system subsequently took over as a result of a sweeping horizontal gene transfer however, this is a decidedly non- parsimonious scenario)."

Given that the present manuscript already proposes the evolution of an entire suite of RNA-based aminoacyl-tRNA synthetases that no longer exist, and given that some authors such as Carl Woese propose that the division of life into distinct phylogenetic lineages was a relatively late event (e.g. Woese 2002), it is unclear why horizontal gene transfer should be dismissed in this context.

Author response: Upon more careful consideration (also considering Mushegian's comments below), we have deleted this whole claim. Suffice it to say, in this context, that the conservation of the translation machinery is evidence of sommige form of LUCA.

Similarly, on p. 20, the authors seem to be strongly in favor of the hydrothermal vent scenario for the origin of life. A few words of caution to the effect that this is one of many hypotheses for life's origin, and that data are still far from conclusive, might be in order.

Author response: we have included a few words to that effect but also cite new references that, we believe, add credibility to the hydrothermal vent scenario (refs. 75, 76).

The discussion of the current evidence relating to the hypothesis that the genetic code arose through direct interactions between RNA and amino acids on p. 23 is good, but on p. 41 we read that "these affinities are weak, only manifest as a statistical trend, and worst of all, are seen, mostly, for chemically complex amino acids like arginine or histidine, rather than simple ones, such as glycine or alanine, that would be readily produced abiogenically." This statement requires some elaboration. Many of the potentially prebiotic amino acids, such as glycine, are difficult to evaluate with the affinity chromatography paradigm for technical reasons. It is possible that other methodologies, such as the allosteric selections pioneered by Tang & Breaker (1997), will allow us to see interactions in these cases, but for now absence of evidence should not be taken as evidence of absence. It is also far from certain that the biosynthesis of complex amino acids such as arginine would have been beyond the capabilities of RNA World organisms, so the primordial genetic code need not have been confined to simple amino acids. Second, the physical interactions involved are often far from weak: some amino acid aptamers, such as the best of Famulok's (1996) arginine aptamers, have sub-micromolar dissociation constants. It is true that the inconsistency between codon and anticodon modes of recognition remains to be resolved, but I do not agree with the assertion that "objectively, we should accept FAM as the most likely model for the emergence and evolution of translation". To accept FAM given what we know now about the optimality of the genetic code relative to random genetic codes, and the relationships between amino acid binding sites and cognate triplets, requires an alternative explanation for the strong statistical evidence that supports these hypotheses. In the absence of such an alternative explanation for why we see these patterns, which would be extremely unlikely under the FAM, I would recommend that the discussion be confined to pointing out where these processes would most likely be able to act in the model (for example, everyone agrees that direct interactions between coding triplets and amino acids are not relevant to the modern genetic code). It is possible that FAM is not an optimal description of what is actually meant in the discussion in the text – really, the claim seems to be that there is no necessary relationship between triplets of RNA and amino acids, rather than that there is in fact no pattern. However, in my opinion, the discussion of FAM vs. ARM vs. CRM as presented is likely to be a distraction from the overall value of the new ideas presented in the manuscript.

Author response: We cannot agree that this description is a distraction we think it is part and parcel of the paper, even if the choice between ARM, CRM, and FAM has a limited effect on the actual model considered here. However, this discussion has been shortened and modified to make it more neutral with regard to the choice between the model of amino acid- T RNA recognition. The statement regarding weak interactions between amino acids and aptamers has been dropped along with the over-assertive statement regarding FAM as " the most likely model". It seems like in the text we clearly explain what we mean by FAM – indeed, it is about a lack of any direct connection between amino acids and cognate triplet. Also, we consider the amended version of FAM where subsequent adaptation of the code is deemed likely.

Finally, the description of experimental tests on p44 could benefit from more detail. Which properties of the postulated T RNAs are in doubt, and which steps would, if experimentally confirmed, best support the model? More specific guidance might increase the probability that supporting laboratory work would be carried out.

Author response: A brief discussion has been added.

Reviewer 2: Doron Lancet (Weizmann Institute of Science)

This reviewer made no comments.

Reviewer 3: Alexander Mankin, University of Illinois at Chicago (nominated by Arcady Mushegian)

It is a fairly straightforward task to evaluate an experimental paper driven by the data. It is a much more fuzzy assignment to evaluate a theoretical paper discussing a possible evolutionary scenario of the origin of protein synthesis. It is very tempting to buy into all of the authors' arguments. It is equally tempting to criticize them all.

The main postulate of Wolf and Koonin is that they are trying to build a model based on the Continuity Principle. In lay language, this means they are trying to put little solid rocks into the vast swamp that separates the evolutionary island of the RNA World, where most of the biochemical reactions are catalyzed by ribozymes, from the island of the modern nucleic acid-protein world, where biochemistry is carried out primarily by protein enzymes whilst nucleic acids are involved mostly in storage and expression of genetic information. Trying to bridge this gap, the authors envision the intermediate steps on the evolutionary path to the genetic code and coded protein synthesis, where innovations that arose at each of the steps could be selected for. In this approach, Wolf and Koonin strive to allow for the fewest number of evolutionary gaps that would require a significant leap rather than a small jump. Not that this is a new approach – most of the previous attempts to delineate the origin of protein synthesis were based on a generally similar idea. However, in the prior works, it was probably more of an intuitive attempt to build a plausible scenario than a formulated goal as in the essay of Wolf and Koonin.

The question is how closely those rocks of Wolf and Koonin are spaced and how solid they are. Some of them appear to be nicely positioned and are fairly solid, whereas the others, in my view, are either shaky or missing.

It seems to be a very reasonable idea that some of the RNA World ribozymes could benefit from a bound amino acid cofactor or even cofactors. It appears to be a much more far-fetched speculation that two or even more of these cofactors would bind in such close proximity of each other that the formation of a peptide bond between them would be possible and beneficial. Furthermore, it is not entirely clear from where a hypothetical peptide ligase would derive the energy that is required for peptide bond formation. In the modern ribosome, the energy that powers peptide bond formation is conserved in the high-energy ester bond that links the C-terminal amino acid of a nascent peptide to tRNA. The energy of this ester bond is derived from ATP consumed by an aminoacyl-tRNA synthetase – a source hardly available in the RNA world.

Author response: Yes, the issue of the energy source is important. One would have to propose that one of the substrates of the primordial peptide ligase was an activated amino acid, perhaps, even an aminoacyl adenylate. In the RNA world, such derivatives would have to be produced by other ribozymes, and ribozymes with such an activity, indeed, have been described (see Tabel 1). Alternatively, the original ribozyme R might have been an ATPase such that the emerging peptide ligase would couple ATP hydrolysis with peptide synthesis. The text was amended to address these issues.

Though the proposed route that leads to the origin of the original peptide ligase/aminoacyl polymerase is questionable, the resulting entity – a ribozyme capable of polymerizing amino acids into peptides in an unprogrammed fashion – seems highly plausible. As early experiments of Monro have shown, the large ribosomal subunit of the modern ribosome, a ribozyme in its own right, is still capable of carrying out such a reaction if provided with properly activated amino acids. So, if one is to accept Wolf and Koonin's idea of a peptide ligase derived from a ribozyme that is able to connect its amino acid cofactors into a single peptide, then the next few steps in their scenario are rather convincing. The use of the resulting peptides by other ribozymes, a subfunctionalization of the original peptide-ligating ribozyme into a specialized peptide ligase or amino acid polymerase, and the general benefit of having such a peptide ligase ribozyme in the assembly of selfish cooperatives appear to pave a rather smooth path for the ancestor of the large ribosomal subunit.

Having 'prepared' the key catalyst of protein synthesis, Wolf and Koonin then address the problem of a tRNA adaptor. An elegant idea they propose to justify the evolutionary necessity for establishing a link between pre-tRNAs and amino acids is that this would limit the diffusibility of a small amino acids and would help to increase their local concentration. Given that ribozymes with tRNA aminoacylating activities have been identified in SELEX experiments, it is easy to imagine that ribozymes with similar activities could have been selected through natural evolution in the RNA World. When considering the correspondence between the tRNA anticodon and the amino acid, Wolf and Koonin chose to not take sides in the discussion of whether the origin of the genetic code is based on a chemical complementarity between an amino acid and a codon or anticodon or is a result of a frozen evolutionary accident. Though the all-inclusive approach inevitably makes the description of this step somewhat fuzzy, any of several scenarios mentioned in this section are pleasantly consistent and provide good food for thought.

The next step is equally convincing: the invention of aminoacyl-tRNA organically leads to its use by the prototype peptide ligating/aminoacyl polymerizing ribozyme and thus completes the route to the large ribosomal subunit ancestor.

The origin of the coded protein synthesis is based on availability of three main players: the adaptor aminoacyl-RNA molecules with a strict amino acid-anticodon correlation, an enzyme that can polymerize the activated amino acids (the large ribosomal subunit precursor), and a precursor of the small ribosomal subunit, a "reading head" that selects the adaptor aminoacyl-RNA according to the input genetic text. Wolf and Koonin derive the origin of the ancestor of the small ribosomal subunit not from a pre-existing ribozyme but from a segment of the large subunit precursor. In this 'Adam's rib' scenario, an accessory RNA subunit RS evolves as a tool to enhance binding and positioning of aminoacyl-tRNA on the catalytic subunit, then acquires the "burden of specific recognition," and later on, one of its own parts assumes the role of a diffusible template. I am not sure whether this, rather sketchy scenario, satisfies the acclaimed Continuity Principle. Furthermore, it is poorly supported by the fact that the modern large ribosomal subunit can rather efficiently catalyze peptide bond formation using tRNA substrates even in the absence of the small subunit (Wohlgemuth, Beringer, Rodnina, (2006) EMBO Rep., 7, 699–703). From the point of view of this reviewer, it is more reasonable to root the origin of the small subunit in one of the pre-existing ribozymes that could operate with RNA templates. The extant activities of the modern small ribosomal subunit, including its interaction with an RNA template (mRNA) and ability to assemble on it the complementary sequences of the tRNA anticodons, bear the features expected from the ancestral RNA replicase/RNA ligase. Such a ribozyme could be viewed as an ancestor of the ribosome decoding center. The suspected ability of the modern 30 S subunit to cleave mRNA during ribosome stalling or under the influence of specific protein factors argues that the putative ancient catalytic center capable of breaking (and thus forming) phosphodiester bonds may still exist in the ribosome.

Author response: The possibility that the small subunit of the ribosome evolved from an RNA replicase/triplicase is an interesting one, and we have considered a version of it when working on the current model. This could directly connect the model discussed here with the triplicase model of Pool-Jeffares-Penny. Egter. direct evidence is missing, so we decided to avoid "overfitting" the model. Let the reader learn about this idea from Mankin's comment. However, it is completely unclear to us why the work of Wohlgemuth et al. is construed as evidence against the model presented in the paper. We believe that, on the contrary, it is readily compatible with this model, and we cite it in the revision.

In conclusion, the essay of Wolf and Koonin is an interesting and highly stimulating work. Inadvertently, my review sounds more critical than was intended. The reason is simple: the ideas we disagree with are more interesting for us than the points we easily accept. The majority of the points in the paper are of this latter category the points my comments mostly focus on are of the former.

Other points of critique and comments:

1. The discussion of the model op sigself starts on p. 28. It seems that an almost 30-page introduction is excessive and often repetitive. The work would strongly benefit if the first 28 pages were expressed more succinctly, possibly as bulleted points in 2 pages.

Author response: We appreciate the virtues of brevity but this paper was conceived as a specific model for the origin of translation placed against the critically examined background of the relevant general evolutionary principles and previous research in the area. We feel that it has to stay that way.

Reviewer #4: Arcady Mushegian

The most significant contribution of this study is in decomposing the tantalizingly complex problem of the origin of genetic code, translation, and RNA replication into a series of proposed small evolutionary transitions, each associated with its own contribution to the fitness of the genetic system that experiences these transitions. I whole-heartedly recommend this manuscript for publication and expect that this series of transitions will be further scrutinized, perhaps along the lines of necessity and sufficiency.

My only scientific complain is about the half-haphazard conclusion that the frozen-accident model of adaptor recognition by amino acids is the most likely one. It might be, or it might be not: the fact that current direct experiments fail to establish specific recognition of cognate (anti)codons for evolutionarily more primitive amino acids does not make a "frozen accident" mechanistically attractive. Moreover, if, for example, primitive nucleobases were abiotically derivatized (see the work from S.Benner's lab that seems to point in this direction), then the experiments with the present-day codons or anticodons are not even answering the right question. The authors should mention that work or at least stay even more agnostic about the recognition model.

Author response: we infused considerable extra agnosticism, also, in response to Knight's comments (see above).

"The Continuity Principle" has connections with Anton Dorn's change-of-function principle (Ursprung der Wirbeltiere und das Prinzip des Funktionswechsels, Leipzig, 1875) – perhaps this is worth acknowledging.

Author response: In truth, the principle really goes back to Darwin, the rest are reformulations and explanations. We jump to a modern version immediately, leaving Dorn out.

As discussed by the authors, should Darwin-Eigen cycle be renamed Darvin-Eigen-Lynch-Conery cycle?

Author response: If one wants to be really fair, then, maybe, Darwin-Eigen-Penny-Lynch-Conery -(Wolf-Koonin)? For the time being, we are sticking with the original name, after Penny.

The study is well-written, but perhaps it can be edited a bit more. For example, the notion that "evolution has no foresight", however important, is seen at least five times, including two times within one bulleted list on pg 29.


NASCAR lineup at COTA: Starting order, pole for Sunday's race with qualifying

(Getty Images) https://images.daznservices.com/di/library/sporting_news/6a/66/tyler-reddick-052321-getty-ftr_1t3ctrlkm007a16gaudrjm42iw.jpg?t=-1643334023&w=500&quality=80

NASCAR is conducting qualifying sessions during its next two racing weekends. The first session was Sunday morning at Circuit of the Americas (COTA) near Austin, Texas.

On-track qualifying is a rarity this season NASCAR decided to limit the amount of time teams needed to spend at the track amid the COVID-19 pandemic. Only eight races will have practice and qualifying in 2021, and they'll take place only at new tracks on the schedule, such as COTA, or for premier events, such as the Coca-Cola 600 at Charlotte Motor Speedway on Memorial Day weekend.

And while teams will be able to test their cars on COTA's 3.41-mile road course prior to the Echo Park Texas Grand Prix, they won't have much time to study the data from it. The race is scheduled to begin about two hours after qualifying.

Below is the starting lineup, which was set with qualifying, for Sunday's NASCAR Cup Series race at Circuit of the Americas.


Kyk die video: Высшая математика. Комплексные числа (September 2022).


Kommentaar:

  1. Hanno

    Ek vra om verskoning dat ek 'n bietjie van die onderwerp af is, maar wat is RSS? en hoe om daarop in te teken?

  2. Issa

    Jy is verkeerd. Ek kan my posisie verdedig. E -pos my by PM, sal ons bespreek.



Skryf 'n boodskap