recensent 1: Itai Yanai, the Technion, Haifa, Israel
in dit korte manuscript beargumenteert Koonin dat het belangrijkste aspect van het centrale Dogma is dat het omgekeerde vertaling verbiedt. Koonin heeft eerder in dit tijdschrift geschreven over het probleem van het evolueren van een RNA-wereld naar een nucleïnezuursysteem gekoppeld aan een eiwitsysteem, waarbij het antropische principe als één oplossing wordt aangeboden., Hier merkt hij op dat de overgang van een digitaal informatiesysteem naar een analoog was. Deze overgang profiteerde van een breed scala aan variaties, waardoor de geschiktheid in de loop van de tijd werd verbeterd, maar ging ook gepaard met de kosten om een bidirectionele informatiestroom in grote lijnen te voorkomen. Dit historische compromis is nu een centraal aspect van de biologie op aarde, en Koonin stelt dat om deze reden het centrale Dogma inderdaad centraal moet worden beschouwd. Ik vind dit stuk interessant en overtuigend; lijkt alleen maar voor de hand liggend omdat dat het kenmerk is van alle goede ideeën als ze eenmaal zijn voorgesteld., In het bijzonder ben ik erg blij om te zien dat Koonin een concept dat is ontwikkeld door een moleculair bioloog neemt en het in een evolutionaire context plaatst. Het dringt er bij mij op aan te denken dat andere centrale biologische concepten baat zouden hebben bij een dergelijke herformulering.
antwoord van de auteurs: deze doordachte, constructieve opmerkingen worden zeer gewaardeerd.
Reviewer 2: Martin Lercher, Universiteit van Duesseldorf
het “centrale Dogma” van de moleculaire biologie stelt de onmogelijkheid voor om de aminozuursequentie van een eiwit weer om te zetten in een nucleïnezuursequentie., (Nota bene: ik krimp ineen met het schrijven van “Dogma” in een wetenschappelijke context, maar de verkeerde benaming is blijven hangen. In zijn artikel stelt Eugene Koonin overtuigend dat de uitsluiting van omgekeerde vertaling te wijten is aan het feit dat de “analoge” 3-D structuur van eiwitten niet kan worden teruggezet naar een lineaire aminozuursequentie. Aldus, wordt de” digitale ” (=lineaire opeenvolging) informatie verloren in eiwit het vouwen en kan niet worden hersteld. Achteraf gezien lijkt het verrassend dat deze kwestie eerder niet meer aandacht heeft gekregen–het kenmerk van het oorspronkelijke denken.,
antwoord van de auteurs: dit is een uitstekende manier om de kern van het artikel samen te vatten, en ik waardeer het echt.
Ik heb slechts twee opmerkingen.,algemene reeks van overgangen is conceptueel identiek zijn tussen de functionele RNA-en aminozuursequenties: (1) een lineaire sequentie in een vaste moleculaire alfabet = primaire structuur (het zogenaamde “digitale informatie” door Koonin) → (2) koppeling tussen specifieke moleculen = secundaire structuur → (3) vouwen in een 3-D structuur = tertiaire structuur (genoemd “analoog” door Koonin), Terwijl mobiele machines zijn in staat om te zetten de 3-D structuur (“analoog”) terug naar de bijbehorende lineaire volgorde (“digitale informatie”) voor RNA, dezelfde is blijkbaar niet waar is in het geval van aminozuren., Het zou interessant zijn om na te denken waarom dat is–is het omdat de moleculaire interacties tussen aminozuren zijn ordes van magnitudes sterker, of is het omdat deze interacties zijn niet altijd paarsgewijs? Om volledig te begrijpen waarom omgekeerde transcriptie mogelijk is terwijl omgekeerde vertaling niet is, zou het belangrijk zijn om de fundamentele (?) verschil tussen RNA tertiaire structuur en eiwit tertiaire structuur.
antwoord van de auteurs: dit is inderdaad een fundamenteel belangrijke kwestie die gedeeltelijk in het artikel wordt behandeld., In het bijzonder, wordt gesteld dat “wanneer de inheemse bouw van een proteã ne wordt verstoord, het resultaat een misfolded globule niet een uitgebreide eendimensionale snaar is.”Dit is meestal het geval omdat eiwitvouwen in drie dimensies is gebaseerd, meestal, op afstand in plaats van lokale interacties. Bij het vouwen van RNA spelen lokale interacties (haarspelden) een veel grotere rol. Daarom, na wordt omgekeerd-getranscribeerd, vouwt RNA gemakkelijk genoeg terug in de inheemse informatie, waarbij de problemen worden vermeden die door accumulatie van verkeerd gevouwen molecules worden veroorzaakt, in een scherp contrast aan de situatie met proteã nen., Bovendien, en misschien nog belangrijker, is het vouwen van RNA hoofdzakelijk gebaseerd op de zeer zelfde complementaire interactie tussen basissen als RNA-synthese. Dienovereenkomstig is de” Crick Demon”, dat wil zeggen de omgekeerde transcriptase, relatief eenvoudig apparaat. De “Anfinsen Demon”, de hypothetische machinerie voor omgekeerde vertaling, zou onvergelijkbaar complexer moeten zijn. Er lijken dus geen thermodynamische redenen te zijn waarom de “Anfinsen Demon” niet kon bestaan, maar de biologische redenen lijken overtuigend.
ten tweede vond ik de terminologie van “digitale” en “analoge” informatie enigszins verwarrend., De lineaire aminozuurvolgorde (de “digitale” informatie) is nog steeds aanwezig in de tertiaire structuur, en een Maxwell-achtige demon zou langs deze opeenvolging kunnen lopen om het te melden (wat in wezen is wat de omgekeerde transcriptase doet in het geval van RNA). In principe gaat er geen informatie (behalve codon gebruik) verloren in de overgangen tussen de verschillende lagen van de structuur. Dit in tegenstelling tot bijv.,, de codering van muziek: het digitale signaal gaat onherroepelijk verloren in de conversie naar een analoog signaal, en herhaalde conversies tussen analoog en digitaal zullen leiden tot toenemende afwijkingen in beide signalen. Dus, de digitale / analoge juxtapositie kan meer een analogie dan een nauwkeurige beschrijving, en erop wijzen zou de leesbaarheid te verhogen.
antwoord van de Auteur: ik moet toegeven, de digitale Versus analoge oppositie hier is meer een analogie dan een nauwkeurige beschrijving. Inderdaad, een “Anfinsen Demon” zou kunnen bestaan, in principe, niet verboden door de thermodynamica., Echter, zoals hierboven aangegeven, zijn er belangrijke biologische redenen waarom het nooit geëvolueerd is: i) de acties van zo ‘ n demon zouden de cel verwoesten, waardoor verkeerd gevouwen eiwitten achterblijven, tenzij een hele kudde demonen toegewijd was aan het hervouwen, ii) de demon zou extreem complex moeten zijn, minstens zo complex als het vertaalsysteem. Ik geloof dat, gezien het feit dat in Biology Direct, de beoordelingen en reacties een integraal onderdeel van het artikel, deze opmerkingen zullen dienen om te verduidelijken en de leesbaarheid te vergroten.,
Ik zie niet in hoe thermodynamische wetten uitsluitingsprincipes zijn–ze zijn benaderingen voor het gedrag van grote populaties.
antwoord van de auteurs: hier moet ik respectvol oneens. Zonder twijfel zijn de wetten van de thermodynamica benaderingen voor het gedrag van grote populaties, maar dat sluit niet uit dat ze uitsluitingsprincipes zijn. Inderdaad, ze verbieden uitdrukkelijk het bestaan van Perpetuum motion machines van de eerste soort (de eerste wet) en de tweede soort (de tweede wet).,
recensent 3: Frank Eisenhaber (met Birgit Eisenhaber), Singapore Institute of Bioinformatics
Deze recensie is het resultaat van gezamenlijke inspanningen van Birgit Eisenhaber en Frank Eisenhaber. De voorgestelde MS over het centrale dogma van de moleculaire biologie is een welkome heroverweging van de dogmatische presentatie van de materie in leerboeken. Het was een genoegen om de tekst te lezen en het leidde tot een pingpong van ruzies tussen ons., Ten eerste is het een goed idee om het centrale dogma op één rij te zetten met fundamentele natuurkundige wetten van uitsluiting en behoud en om te zoeken naar de rechtvaardiging op het fysieke en niet zozeer op het biologische niveau. Het tweede idee om het probleem in de digitaal-analoge transformatiecontext te zien is nog een intellectuele doorbraak met de impliciete behoefte aan uitlezing van volledig gedenatureerde eiwitketens., We willen de extra gedachte benadrukken dat de weg terug van eiwitten naar nucleïnezuren ook wordt geblokkeerd door het probleem van niet-uniciteit (Nichteindeutigkeit), de disambiguatie van vele mogelijke terugkeerpaden. Ten eerste wordt één AA vertegenwoordigd door meerdere codons. Ze kunnen niet verschillen in hun vertaalwaarden, maar ze beïnvloeden de expressie trouw bij zowel transcriptie en vertaling. Moeten de cellen leren hoe relatieve expressie te meten of een gen te versterken met reflectie van alle waargenomen veranderingen (inclusief de opname in de juiste expressie kaders)?, Verder kunnen er verschillende isovormen en ook mutaties op dezelfde plaats in hetzelfde eiwit in dezelfde cel. Hoe deze dubbelzinnigheid op te lossen, opnieuw door het vinden van de meer frequente mutant? Ten derde, ervaart de proteã ne veel PTMs in zijn het levenstijd met inbegrip van zij die de opeenvolging zelf veranderen. Laatste, de verbinding met het originele gen verloren gaat op het niveau van proteolytische rijping en AA identiteit veranderende chemie.
Author ‘ s response: deze constructieve en interessante recensie wordt zeer gewaardeerd.