'' ความเชื่อหลักของโมเลกุล ชีววิทยา เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนข้อมูลลำดับจาก DNA ไปยังโปรตีนผ่าน RNA แบบละเอียดทีละสารตกค้าง โดยระบุว่าข้อมูลดังกล่าวเป็นไปในทิศทางเดียวจาก DNA ไปยังโปรตีน และไม่สามารถถ่ายโอนจากโปรตีนไปยังโปรตีนหรือกรดนิวคลีอิกได้'' (Crick F.,1970)
Stanley Miller ทำการทดลองในปี 1952 และอีกครั้งในปี 1959 เพื่อทำความเข้าใจและถอดรหัสต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตในสภาพแวดล้อมของโลกดึกดำบรรพ์ และมีชีวิตอยู่จนถึงปี 2007 ในสมัยของเขา DNA เป็นที่เข้าใจกันว่ามีความสำคัญ ชีวภาพ โมเลกุล จริงๆ แล้วเป็นโมเลกุลทางชีววิทยาที่สำคัญที่สุดในแง่ของพอลิเมอร์ที่ให้ข้อมูล อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนมิลเลอร์จะพลาดไปโดยสิ้นเชิงในการกล่าวถึง 'โมเลกุลข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับกรดนิวคลีอิก' ในงานและความคิดของเขา
แง่มุมที่น่าสงสัยประการหนึ่งเกี่ยวกับการทดลองของมิลเลอร์คือเหตุใดเขาจึงพลาดที่จะมองหาพอลิเมอร์ที่ให้ข้อมูลกรดนิวคลีอิกในสภาพโลกยุคแรก และเน้นเฉพาะกรดอะมิโนเท่านั้น เป็นเพราะเขาไม่ได้ใช้สารตั้งต้นของฟอสเฟตแม้ว่าฟอสฟอรัสมีแนวโน้มที่จะมีอยู่ในสภาพการระเบิดของภูเขาไฟในขั้นต้นหรือไม่? หรือเขาคิดไปเองว่า โปรตีน อาจเป็นพอลิเมอร์ที่เป็นข้อมูลเท่านั้นจึงมองหากรดอะมิโนเท่านั้น? เขาเชื่อหรือไม่ว่าโปรตีนเป็นพื้นฐานของการกำเนิดของชีวิตและด้วยเหตุนี้จึงมองหาเพียงการมีอยู่ของกรดอะมิโนในการทดลองของเขาหรือความจริงที่ว่าโปรตีนทำหน้าที่ทั้งหมดในร่างกายมนุษย์และเป็นพื้นฐานของสิ่งที่เราเป็นฟีโนไทป์และด้วยเหตุนี้จึงมีมากกว่า สำคัญกว่ากรดนิวคลีอิกที่เขาคิดในตอนนั้น?
เมื่อ 70 ปีที่แล้ว มีคนรู้จักโปรตีนและหน้าที่การใช้งานของโปรตีนมากมาย และในขณะนั้นเกี่ยวกับกรดนิวคลีอิกน้อยกว่า เนื่องจากโปรตีนมีหน้าที่รับผิดชอบต่อปฏิกิริยาทางชีวภาพทั้งหมดในร่างกาย ดังนั้นมิลเลอร์จึงคิดว่าโปรตีนเหล่านี้ควรเป็นสื่อกลางในการให้ข้อมูล และด้วยเหตุนี้จึงมองหาการสร้างโปรตีนเฉพาะในการทดลองของเขาเท่านั้น เป็นไปได้ว่าการสร้างบล็อคกรดนิวคลีอิกก็ถูกสร้างขึ้นเช่นกัน แต่มีอยู่ในปริมาณการติดตามที่ไม่สามารถตรวจพบได้เนื่องจากขาดเครื่องมือที่ซับซ้อน
ดีเอ็นเอ โครงสร้างถูกเปิดเผยในอีกหนึ่งปีต่อมาในปี 1953 ซึ่งเสนอโครงสร้างเกลียวคู่สำหรับ DNA และพูดคุยเกี่ยวกับคุณสมบัติการจำลองแบบของมัน สิ่งนี้ทำให้เกิดชื่อเสียง 'กลาง Dogma ของอณูชีววิทยา' ในปี 1970 โดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง ฟรานซิส คริก!1 และนักวิทยาศาสตร์ได้ปรับตัวเข้าหาและเชื่อมั่นในหลักความเชื่อหลักที่ว่า พวกเขาไม่ได้มองย้อนกลับไปหาสารตั้งต้นของกรดนิวคลีอิกในสภาพดินดึกดำบรรพ์
เรื่องนี้ดูเหมือนจะไม่จบลงที่มิลเลอร์ ดูเหมือนไม่มีใครมองหาสารตั้งต้นของกรดนิวคลีอิกในสภาพโลกดึกดำบรรพ์มาเป็นเวลานานมาก ซึ่งเป็นสิ่งที่น่าประหลาดใจอย่างมากในช่วงที่วิทยาศาสตร์เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วนี้ แม้ว่าจะมีรายงานการสังเคราะห์อะดีนีนในบริบทพรีไบโอติก2 แต่รายงานที่สำคัญของการสังเคราะห์พรีไบโอติกของสารตั้งต้นของนิวคลีโอไทด์โดย Sutherland3 ในปี 2009 เป็นต้นไป ในปี 2017 นักวิจัย4 จำลองสภาวะการรีดิวซ์ที่คล้ายคลึงกันซึ่งใช้โดย Miller และ Urey ในการผลิต RNA nucleobases โดยใช้การคายประจุไฟฟ้าและผลกระทบจากพลาสมาที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์กำลังสูง
ถ้ามิลเลอร์คิดว่าโปรตีนเป็นพอลิเมอร์ข้อมูลจริง ๆ แล้วคำถามก็เกิดขึ้น "โปรตีนเป็นพอลิเมอร์ข้อมูลจริงหรือ"? หลังจากเกือบครึ่งศตวรรษของการครอบงำของ 'หลักคำสอน' เราก็ได้เห็นกระดาษของ Koonin5 ประจำปี 2012 เรื่อง 'หลักธรรมยังคงอยู่หรือไม่? เรื่องราวของพรีออนซึ่งเป็นโปรตีนที่บิดเบี้ยวที่ทำให้เกิดโรคได้เป็นกรณีไป ทำไมโปรตีนพรีออนที่บิดเบี้ยวในร่างกายจึงไม่กระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกันและ/หรือถูกขับออกจากระบบ? ในทางกลับกัน โปรตีนที่บิดเบี้ยวนี้เริ่มสร้างโปรตีนอื่นๆ ที่คล้ายกับโปรตีนที่ "ไม่ดี" เช่นเดียวกับในโรค CZD เหตุใดโปรตีนที่ "ดี" จึงถูกชี้นำ/กำหนดโดยโปรตีน "ไม่ดี" ตัวอื่นที่จะถูกพับผิด และเหตุใดกลไกของเซลล์จึงไม่หยุดยั้งสิ่งนั้น โปรตีนที่ถูกพับผิดนี้มีข้อมูลอะไรบ้างที่ "ถ่ายโอน" ไปยังโปรตีนที่คล้ายคลึงกันอื่น ๆ และพวกมันเริ่มทำหน้าที่ผิดปกติ? นอกจากนี้ พรีออนยังแสดงคุณสมบัติที่ผิดปกติอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการต้านทานการรักษาที่ไม่ธรรมดาที่ทำให้โมเลกุลกรดนิวคลีอิกที่เล็กที่สุดหยุดทำงาน เช่น การฉายรังสี UV ปริมาณสูง6. พรีออนสามารถถูกทำลายได้โดยการให้ความร้อนล่วงหน้าที่อุณหภูมิสูงกว่า 100°C โดยใช้ผงซักฟอกตามด้วยการบำบัดด้วยเอนไซม์7.
การศึกษาในยีสต์ได้แสดงให้เห็นว่าโปรตีนพรีออนมีโดเมนที่กำหนดพรีออนที่ไม่เป็นระเบียบซึ่งกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจากโปรตีนที่ดีเป็นโปรตีนที่ "ไม่ดี"8. โครงสร้างพรีออนเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติที่ความถี่ต่ำ (ตามลำดับ 10-6)9 และการเปลี่ยนจากสถานะพรีออนจะเพิ่มขึ้นภายใต้สภาวะความเครียด10. มิวแทนต์ถูกแยกได้ในยีนพรีออนต่างชนิดกัน โดยมีความถี่ในการสร้างพรีออนสูงกว่ามาก11.
การศึกษาข้างต้นแนะนำว่าโปรตีนพรีออนที่พับผิดผ่านข้อมูลไปยังโปรตีนอื่น ๆ และอาจกลับไปที่ DNA เพื่อกระตุ้นการกลายพันธุ์ในยีนพรีออนหรือไม่? การดูดซึมทางพันธุกรรมของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมฟีโนไทป์ขึ้นอยู่กับพรีออนแสดงให้เห็นว่าอาจเป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม จนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีการค้นพบการแปลแบบย้อนกลับ (โปรตีนเป็น DNA) และดูเหมือนว่าไม่น่าจะมีใครค้นพบมากนักเนื่องจากอิทธิพลที่แข็งแกร่งของหลักความเชื่อหลักและศักยภาพที่ขาดเงินทุนสำหรับความพยายามดังกล่าว อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ว่ากลไกระดับโมเลกุลที่เป็นรากฐานสำหรับช่องทางของการถ่ายโอนข้อมูลจากโปรตีนไปยัง DNA นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากการแปลแบบย้อนกลับตามสมมุติฐาน และอาจปรากฏให้เห็นในบางช่วงเวลา เป็นการยากที่จะตอบคำถามนี้ แต่แน่นอนว่าจิตวิญญาณของการไต่ถามอย่างอิสระคือจุดเด่นของวิทยาศาสตร์ และการแต่งงานกับความเชื่อหรือลัทธิถือเป็นคำสาปแช่งของวิทยาศาสตร์ และมีศักยภาพในการเขียนโปรแกรมความคิดของชุมชนวิทยาศาสตร์
***
อ้างอิง:
1. Crick F. , 1970. หลักคำสอนของอณูชีววิทยา. ธรรมชาติ 227, 561–563 (1970) ดอย: https://doi.org/10.1038/227561a0
2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey and Beyond: เราเรียนรู้อะไรเกี่ยวกับปฏิกิริยาการสังเคราะห์สารอินทรีย์พรีไบโอติกในช่วง 60 ปีที่ผ่านมา? ทบทวนประจำปีของ Earth and Planetary Sciences. ฉบับที่ 41:207-229 (วันที่ตีพิมพ์ฉบับเดือนพฤษภาคม 2013) เผยแพร่ครั้งแรกทางออนไลน์เป็นการทบทวนล่วงหน้าเมื่อวันที่ 7 มีนาคม 2013 DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457
3. Powerer, M. , Gerland, B. & Sutherland, J. , 2009. การสังเคราะห์ไรโบนิวคลีโอไทด์ของไพริมิดีนที่กระตุ้นในสภาวะที่เป็นไปได้ทางพรีไบโอติก ธรรมชาติ 459, 239–242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013
4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. การก่อตัวของนิวคลีโอเบสในบรรยากาศลด Miller–Urey กพพ. 25 เมษายน 2017 114 (17) 4306-4311; เผยแพร่ครั้งแรก 10 เมษายน 2017 DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114
5. Koonin, EV 2012. หลักคำสอนยังคงอยู่หรือไม่. Biol Direct 7, 27 (2012) https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27
6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB: พรีออน scrapie ที่บริสุทธิ์ต่อต้านการใช้งานโดยการฉายรังสี UV เจ วิโรล. 1987, 61 (1): 159-166. ออนไลน์ได้ที่ https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/
7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. การเสื่อมสลายของเอนไซม์พรีออนโปรตีนในก้านสมองจากโคและแกะที่ติดเชื้อ The Journal of Infectious Diseases, Volume 188, Issue 11, 1 December 2003, หน้า 1782–1789. ดอย: https://doi.org/10.1086/379664.
8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA: โมโนเมอร์พรีออนยีสต์ที่กางออกโดยกำเนิดนั้นใช้โครงสร้างที่ยุบตัวและผันผวนอย่างรวดเร็ว Proc Natl Acad Sci สหรัฐอเมริกา A. 2007, 104 (8): 2649-2654 10.1073/pnas.0611503104..ดอย:: https://doi.org/10.1073/pnas.0611503104
9. Chernoff YO, Newnam GP, Kumar J, Allen K, Zink AD: หลักฐานการกลายพันธุ์ของโปรตีนในยีสต์: บทบาทของ ssb พี่เลี้ยงที่เกี่ยวข้องกับ Hsp70 ในการสร้าง ความคงตัว และความเป็นพิษของพรีออน [PSI] โมล เซลล์ ไบโอล. 1999, 19 (12): 8103-8112. ดอย: https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103
10. Halfmann R, Alberti S, Lindquist S: Prions, สภาวะสมดุลของโปรตีนและความหลากหลายทางฟีโนไทป์ เทรนด์ เซลล์ ไบโอล. 2010, 20 (3): 125-133. 10.1016/j.tcb.2009.12.003.ดอย: https://doi.org/10.1016/j.tcb.2009.12.003
11. Tuite M, Stojanovski K, Ness F, Merritt G, Koloteva-Levine N: ปัจจัยของเซลล์ที่สำคัญสำหรับการก่อตัวของพรีออนยีสต์ในเดอโนโว Biochem Soc ทรานส์. 2008, 36 (Pt 5): 1083-1087.DOI: https://doi.org/10.1042/BST0361083
***
