Odds for et tilfeldig dannet funksjonelt interaktom
Hva er oddsen for å ha et funksjonelt interaktom for den minste, kjente levende cellen?
Oversatt herfra.
I. Beskrevet på kortform
1. Alle organismer har et genom. Noen et epigenom og alt liv har et proteom, et metabolom og mindre kjent, også et interaktom, som definerer alle cellulære interaksjoner, blant alle protein-protein-samhandlinger i en celle.
Illustrasjon 1: Interaktomet
2. Protein-Protein-Interaksjoner (PPIer) er en av de viktigste komponentene i biologiske nettverk. Proteiner, for å utføre sine funksjoner, trenger ofte å være sammenkoblet på en gjensidig avhengig måte med andre proteiner for å danne produksjonslinje-lignende assosiasjoner for å produsere de forskjellige molekyler, byggesteiner, ko-faktorer og proteiner i cellen. Uten de rette gjensidig avhengige koblingene, ville det ikke være noe liv på jorden.
3. Foruten å forklare opprinnelsen til et minimalt protein plassert på en tidlig jord (det minste proteomet i en frittlevende celle er 1350 proteiner, i form av Pelagibacter unique), må det også forklares hvordan de ble koblet sammen.
4. Oddsen for å koble sammen alle 1350 proteiner i riktig, funksjonell rekkefølge (antar at alle utfall vil være like sannsynlige. Med andre ord, hver forbindelse vil ha lik sjanse til å bli valgt. Oddsen for at en slik hendelse inntreffer, lik forholdet mellom gunstige og ugunstige utfall) ville være 4,1431 ^ 3641. Det er et utrolig stort antall. (med 3641 nuller!) Det er 10 ^ 22 stjerner i det kjente universet !! Dette er oddsen på toppen av oddsen for å ha et funksjonelt proteom, som i tilfellet med Pelagibacter, igjen med 1350 proteiner, med gjennomsnittlig 300 aminosyrer størrelse: (10 ^ 722000) Det bør tydeligvis være klart, med de astronomiske oddsene, at å ha et tilfeldig dannet, funksjonelt samspill av den for tiden minste kjente livsformen, Pelagibacter, på toppen av et funksjonelt proteom, hører til innenfor det absolutt umulige !!
Bilde 2. Epigenetiske mekanismer (represjon/aktivering)
II. Langformen -mer utfyllende beskrevet:
Alle genene til en organisme kalles et genom. Informasjonssystemene utover gener kalles epigenetikk, og som avledning har vi derav epigenomet. Og settet med proteiner i en celle kalles et proteom. Alle spillerne i metabolske reaksjoner kalles metabolomer. Og alle interaksjoner i cellen kalles interactomet. Alle disse emnene smelter sammen i en kategori på høyere nivå, kalt Proteomics. (2) Organeller, celler, vev, organer og organismer, populasjoner og økologi, planeten jorden, planetariet og solsystemet fungerer som integrerte systemer. De jobber sammen som et interagerende og organisert system.
Det interaktive nettverket av protein-protein-interaksjoner fanger strukturen til det molekylære maskineri og gir opphav til en forvirrende grad av livskompleksitet. En kritisk egenskap ved interaktomer er motstandsdyktigheten mot proteinsvikt, da nedbrytningen av proteiner påvirker utvekslingen av biologisk informasjon mellom proteiner i en celle og kan føre til celledød eller sykdom. (6)
En artikkel fra Nature rapporterte at: Nåværende teknologi muliggjør allerede analyse av den komplette proteinbeholdningen av biologiske systemer, inkludert celletypes-pesifikke proteomer fra pattedyrorganer. Et resultat av grundige proteomikkstudier har avslørt at identiteten til celler og vev ser ut til å bli bestemt primært av hvilken overflod som de uttrykker sine bestanddeler av proteiner, og kanskje av måten proteinene er organisert i proteomet, i stedet for tilstedeværelsen eller fraværet av visse proteiner.
'Interactomics' er et tverrfaglig felt innen biologi og bioinformatikk refererer til studiet av både interaksjoner mellom forskjellige proteiner og andre molekyler i en celle (1) Totale protein-protein-interaksjon som foregår i en celle, organisme eller en spesifikk biologisk kontekst, er kjent som Interaktomet.
Interaktometer definert som antall mulige interaksjoner mellom proteinene som finnes i en celle.
Protein-protein-interaksjoner (PPIer) er en av de viktigste komponentene i biologiske nettverk.
Bilde 3. Enzym med tilhørende substrat
Livets opprinnelse - hypotesen om 'proteininteraksjon verden': proteininteraksjoner var den første formen for selvreproduserende liv og nukleinsyrer utviklet seg senere som minnemolekyler (4)
Bilde 4. Forklaring til delikate sammenkobinger (enzym-aminosyre)
Hypotesen om 'ProteinInteraksjonsVerden' (PIV) om livets opprinnelse antar at livet dukket opp som et selvreproduserende og utvidende system av proteininteraksjoner. I vanlig molekylærbiologi refererer 'replikasjon' til materialkopiering av molekyler som nukleinsyrer. Imidlertid er PIW konseptualisert som et abstrakt kommunikasjonssystem som består av interaksjonene mellom proteiner, der 'replikering' skjer på nivået med selvreproduksjon av disse interaksjonene mellom proteiner.
PIV-hypotesen er basert på eksperimentelt validerte, sannsynlige antagelser om fremveksten av tidlige peptid/protein-interaksjonssystemer i det prebiotiske jordmiljøet
Modulær hierarkibasert teori om den kjemiske livsopprinnelsen basert på molekylær komplementaritet 16. aug. 2011 (7)
Molekylær komplementaritet er allestedsnærværende i levende systemer, men ingen andre steder i naturen. Hvorfor? Molekylær komplementaritet forsyner muligheter for å velge, konsentrere, stabilisere og produsere bufrede, homeostatiske moduler lik det i hierarkisk organiserte systemer, kan dukke opp på den mest effektive måten, fange maksimalt entropi-informasjon og gi mekanismer (komposisjons- og lineær replikering) for kjemisk 'arv'. Hvor skal du herfra? Forskningen min har overbevist meg om at den reduksjonistiske vitenskapsfilosofien og hypotesedrevet eksperimentering har alvorlige begrensninger. Siden nye fremdukkende egenskaper ikke kan forutsies, må kombinasjoner og blandinger utforskes bare for å se hva som skjer.
Bilde 5. T-celler i immunforsvaret
Hvis levende systemer er fullstendig integrerte, molekylært komplementære systemer, kan da immunforsvaret i seg selv ha utviklet seg for å beskytte integriteten til det integrerte systemet fra ikke-komplementære komponenter som truer det?
Grassos kommentar: Hvis immunforsvaret er viktig for livet, hvordan kunne livet ha utviklet seg uten det?
La oss anta at den første levende organismen var på størrelse med den minste kjente livsformen, Pelagibacter unik, som har omtrent 1350 proteiner.
Her er grunnen til at Pelagibacter Ubique er den beste kandidaten for å undersøke opprinnelse til liv-scenarier: lenke.
I vårt tilfelle ville altså oddsen være: -funnet ved å benytte kombinasjonskalkulatoren og beregne nCr: https://www.inchcalculator.com/combinations-calculator/ : 4,1431 ^3641. Det er et utrolig stort antall. (med 3641 nuller!) Det er 10 ^22 stjerner i det kjente universet.
Konklusjon: Det burde være åpenbart klart, med astronomiske odds, at det å ha et tilfeldig dannet funksjonelt samspill, av den for tiden minste kjente livsformen, Pelagibacter unique, på toppen av et funksjonelt proteom, i virkeligheten er av det HELT umulige slaget!!
Referanser:
Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund