Возвращаясь к вопросу о РНК/Белковой симметрии (; Дейчман
advertisement
Возвращаясь к вопросу о РНК/Белковой симметрии Дейчман А.М. (deichman@mtu-net.ru; amdeich@rambler.ru) ГУ Российский Онкологический Научный Центр им. Н.Н. Блохина, Российской Академии Медицинских Наук (ГУ РОНЦ РАМН), Москва, Россия Введение Впервые экспериментально М.Нашимото показал возможность некоторых шагов процесса так называемой “reverse translation = rT” (Nashimoto 2001; знакомство со статьей данного автора и книгой автора статьи желательно). Автор статьи, сочетая методы state-of-the-art RNA-technology и RNA-selection in vitro, и с помощью T7 РНК-полимеразы синтезировал специальную 83нуклеотидную РНК (rtRNAArg). Такая rtRNAArg («reverse translation RNA») одновременно содержала характерную структуру с Arg-связывающим доменом вторичную «RNA-hammerhead» и AGG-кодон (Arg) у 3’-конца. Hammerhead структура содержит stem/loop с 3'-концевым тРНК-подобным окончанием. Петля обычно включает 4 нуклеотида (tetraloops, аналог βповорота у белков), а Arg-связывающий домен (UCCUCACG), интересно, содержал ССU- и ACG-тринуклеотиды, комплементарные кодонам Arg. Заметим, что среди широко распространенных низкомолекулярных РНК клетки, не исключено, могут встречаться rtRNA-подобные. Hammerhead-рибозим, как считают, возник в эпоху РНК-Мира (около 3,2 – 3,9 млрд. лет назад), и, возможно, является предком многих структурных и функциональных компонент современных РНК: рРНК, тРНК, др. Для свободного 5’-концевого однонитевого участка rtRNAArg на ДНК/РНК синтезаторе синтезировалась комплементарная 8-нуклеотидная (GAGUUCCC) последовательность, т.н. пре-мРНК. С помощью T4 РНК-лигазы пре-мРНК своим 5’-концом ковалентно связывалась с 3’-AGG-кодоном аргинина. Предварительно, и для контроля, обе синтезированные РНК были очищены гель-фильтрацией. Вновь образованный 91-нуклеотидный дуплексный комплекс (rtRNAArg/пре-мРНК) при определенных условиях (50ºС, 10 mM MgCl2) подвергался ауторибозимному надрезу по С80 (рибозим имел только эту активность). Далее из РНК-дуплекса освобождалась уже 11-нуклеотидная т.н. пре-мРНК последовательность. Таким образом, тринуклеотид AGG перемещался в направлении 3’→5’ из rtRNAArg в пре-мРНК. Такая 3’→5’ направленность характерна, по крайней мере, для рибонуклеотидного синтеза при U-вставочно-делеционном редактировании РНК в кинетопластах трипаносом, считывания РНК-компонент теломераз и ревертаз, и спаривания нуклеотидов антикодона тРНК с нуклеотидами кодона мРНК. Но 3’→5’ направленный синтез на отстающей прерывисто реплицируемой ДНК-нити – другой вариант: каждый отдельный фрагмент ДНК здесь синтезируется в обычном 5’→3’ направлении и соединяется с соседним. Поскольку вышеназванными методами возможно создание любых rtRNAs, то аналогичный эксперимент можно повторить для каждой аминокислоты. И автор предположил следующее: 1) в эволюции существовал эволюционно короткий период поддержания РНК/белковой симметрии. Это касалось примитивных рибосом, когда РНК и примитивные белки были неразрывно связаны. Превращения РНК↔Белок (примитивный) были двунаправлены, а накопление РНК-генетической информации с участием rT-механизма шло облегченно. 2) При развитии сначала белоксинтезирующего и, позднее, репликативного аппаратов, а также из-за неэффективности работы и даже опасности генетической перегрузки, потребность в rT-механизме отпала. Далее М.Нашимото называет те трудности, которые необходимо преодолеть в существования гипотетическом rT-механизма гипотетическом случае это: и в экспериментальном ранне-эволюционный обоснованиях период. В i) Концевая аминокислота примитивного белка должна вести себя подобно свободной, т.е. предпочтительно связываться со своей rtRNA. (Заметим, что ранне-эволюционный олигофункциональный органический/неорганический фиксатор мог быть заменен позднее полифункциональной биомембраной). ii) Для избегания беспорядочности rT-процесса, из РНП-комплекса [(Nпримитивный белок-С)–(3’-AСС-пре-мРНК)], во-первых, должна вырезаться именно концевая аминокислота. Во-вторых, частично деградированный белок и частично элонгированная pre-mRNA должны удерживаться комплексом (и здесь возможно предположить действие в дальнейшем полифункциональной машины). iii) Каждая пре-мРНК и каждая rtRNA должны иметь, соответственно, общие якорные (ССА) и комплементарные якорным (GGU) последовательности. Очевидно, автор ориентирован исключительно на универсальный генетический код (УГК), хотя неизвестно, предшествовал ли современному УГК другой универсальный или несколько/множество кодов- предшественников или систем с элементами кодирования (см. ниже). Трудности, которые необходимо преодолеть при экспериментальном обосновании, автор связывает с необходимостью поддержания: j) Ковалентного связывания примитивного белка с пре-мРНК (автор приводит в качестве примера возможный сохранившийся реликт такого процесса: РНК-полиовирус ковалентно связан с VPg-белком); jj) Точного вырезания именно и только С-концевой аминокислоты (хотя здесь также возможно действие мультифункционального нуклеопротеидного комплекса); jjj) Постоянной регенерации отщепляемого 3’-кодона c участием единственной ауторибозимной надрезающей активности (здесь также возможно участие сложноорганизованной системы). Автор связывает возможность разрешения всех указанных сложностей с разработкой различных RNA-engineering методов. Однако, даже если такие решения в каждом случае по отдельности и будут найдены, в целом, при таком сценарии, возможно участие некой невыявленной пока специальной внутриклеточной мультифункциональной нуклеопротеидной машины. По аналогии с другими (рибосомой, сплайсосомой, праймосомой, эдитосомой) можно назвать ее «ретранслосомой» (см. ниже). Понятно, что, изначально не допуская существования элементов такой природной машины в предполагаемый период РНК/белковой симметрии (и, тем более, в настоящее время), M.Nashimoto приходит к следующим выводам. Он считает, что: 1) За эволюционно значимый срок двунаправленная (РНК↔Белок) РНК/белковая симметрия постепенно вырождается (регрессирует reversefunction – исчезает rT-механизм) в однонаправленное (РНК→Белок) продвижение биологически значимой информации. 2) Образуются примитивные, а затем и полноценные клеточные рибосомы, а позже – и репликативный аппарат. 3) Необходимо искать реликты (как, например, структурно подобны тРНК и G-factor элонгации) этого древнего механизма. Мы, однако, в дальнейшем, будем искать не только реликты, но и сам rTили подобный механизм и некоторые современные проявления его активности. Среди гипотез из серии “яйцо/курица” (необходимых для выявления первичности синтеза нуклеинового и белкового биополимеров) автор разбирает следующие: RNA-first (RNA-W), RNP-first, Protein-first, но DNA-latter. Действительно, по сравнению с рибонуклеотидами, дезоксинуклеотиды гораздо труднее воспроизводятся в условиях пребиотического синтеза (Dyson, 1985); они более устойчивы и предпочтительны для хранения генетической информации. А биосинтез их (а также ДНК-фрагментов отстающей нити и дезоксисахаров) вторичен по отношению к рибонуклеотидам. Кроме того, синтез РНК, если судить по скорости (50 нуклеотидов в секунду, против 5001000 для ДНК) и по уровню ошибок репликации (10-3–10-4 при РНК-, и 10-9 при ДНК-копировании), – более «примитивен» (Gilbert and Souza, 1999). М.Нашимото предпочтение отдает гипотезе РНК/белковой симметрии – т.е. раннему становлению генетического кода в условиях РНК/белкового паритета (RNP-first период). Среди названных теорий самой разработанной считается RNA-first-теория (см. написанную 70 авторами книгу “RNA World”, 1999, под редакцией R.F. Gesteland, T.R. Cech, J.F. Atkins, и с предисловием F. Crick и J.D. Watson). Согласно этой теории и de facto молекулы РНК обладают одновременно и информационными и многими ферментативными свойствами. Последние, все-таки, менее выражены, чем у белков: противоречивость структурного компромисса возникает из-за различных требований к химическому катализу (приоритет динамических структур) и информационной емкости (приоритет консервативных стуктур) в одной и той же молекуле (Benner et.al., 1999). Рибозимы и теория РНК-Мира Малые простые рибозимы (например аутонадрезающие-/лигирующие hammerhead, шпильки, HDV, VS-ретроплазмиды митохондрий гриба Neurospora, др.) не такие активные ферменты, как белки. Последние более гибки и богаты дегидратированными лигандами (боковых аминокислотных Ме-ионн-связывающими сайтами. групп) и Гидрофобные белковые центры более устойчивы, чем полярные центры РНК (со слабогидрофобным ядром), открытые для внутримолекулярных взаимодействий даже в непрерывно диэлектрической среде. Функциональная активность последних связана с богатым включением нескольких нерегулярных (стебель/ /петля, шпилька, выпуклость, однонитевые РНК, разветвление, др.) структур. Эти структуры отклоняются от классической А-формы спирали. Некоторые из них (stem/loop, др.) эволюционно ориентированы на взаимодействие с белками в составе РНП. Минимальный размер таких рибозимов – 16-34 нуклеотидов. При восстановлении вторичной структуры малых рибозимов, как и третичной структуры белков (за счет гидрофобных взаимодействий), ренатурация происходит за несколько микросекунд. Однако малым рибозимам для поддержания нужной конформации присутствие белков не требуется, а белкам внутри РНП присутствие РНК – требуется. В то же время глобальные рибозимы сильно гидратированны даже по упрятанным сайтам. Они более линейны, чем белковые глобулы, и восстанавливают суперспиральную 3Dструктуру на несколько порядков медленнее (за миллисекунды, секунды, и даже минуты), – и с бóльшими вариациями конформаций. Локализация моноионов металлов и каталитические сайты рибозимов могут быть различными или частично перекрывающимися. Среди ионов, Mg2+ – основной, реже встречаются Mn2+, Ca2+, а также ди- и поли-ионные сайты (McKay and Wedekind, 1999; Feig and Uhlenbeck, 1999; Cech and Golden, 1999; Moore 1999). При фолдинге доминируют гидрофобные взаимодействия у белков, и Нсвязи, в основном в тройках стэкирующих плоских оснований, у РНК. Многие особенности взаимодействий фолдирующих структурных единиц происходят с участием воды (структурно организованной) и определяются соотношением ван-дер-ваальсовых (обычно отталкивания) и электростатических сил Лондона (обычно притяжения), имеющих радиусы действия, соответственно, r–12 и r-6. Конформационное богатство РНК формируется 29 парами нуклеотидов, из которых только 2 являются каноническими (уотсон-криковскими). Именно они, особенно при формировании двойной спирали, преобладают в конформационно более жестком ДНК-фолдинге (Burkard 1999); однако, в той или иной степени, возможно участие и других пар. В целом природные рибозимы (например, интроны I группы) наиболее активны в отношении последовательностей нуклеиновых кислот, и, меньше, белков, а белки – в отношении низкомолекулярных субстратов и самих себя. Лимитирующие активность звенья в обоих случаях – устойчивость переходного состояния и скорость диссоциации продукта реакции. Однако оба вида зимов используют подобные наборы каталитических стратегий и проявляют и другие активности, но специфичность катализа у белков все-же выше (Cech and Golden, 1999). Теория РНК-М достаточно противоречива (F. Crick: “существует пропасть между первичным бульоном и РНК-системами”), – и множество различных путей становления РНК-Мира можно обнаружить у разных авторов. Теория лишь частично отвечает на вопрос о происхождении высокосложных белоксинтезирующего и репликативного аппаратов (а следовательно и жизни). Не ясно происхождение абиогенных и пребиотических оптически активных предшественников УГК (их так много, что существует понятие «кошмар пребиотической жизни»). Среди них, предполагают, могли быть формирующие нуклеотидные и даже не-нуклеотидные генетические системы (Joyce and Orgel, 1999). Также неясно происхождение цис-/транс-мРНК кодирования (сплайсинга), функциональных длинных кодирующих молекул РНК из пребиотических коротких рибозимов, раннего нематричного синтеза биополимеров (McKay and Wedekind, 1999), современных тРНК, Аа-тРНКсинтетаз (Noller 1999), др. Интересно, что субстратом синтетаз могут быть не только тРНК, но и малые шпильки (Altman and Kirsebom, 1999). Кроме того, не ясны период возникновения РНК-М на Земле (особенно первые 500 млн. лет) и очередность появления одно- и диполимерных биологических систем в ранний эволюционный период. В целом, очевидно, наивно думать (Joyce and Orgel, 1999), что в ближайшие десятилетия будет решена «вечно молодая» проблема происхождения жизни. Более того, есть мнение, что РНК-М может быть неподверждаем (Cech and Golden, 1999), а РНК может быть не первой однополимерной каталитической системой (Benner et. al., 1999). Поэтому целесообразно исследовать и такой подход, который предполагает реально существующий, а не только исчезнувший (как у M. Nashimoto) механизм. Также учтем, что проверяемость любого реально существующего механизма, обычно, много более предпочтительна, чем исчезнувшего. Не ясно, возможен ли поиск корней генетического кода вне РНК-Мира Пока точно не известно когда именно и из какого предшественника, РНК или ДНК, возник LUCA (не менее 500 млн. лет назад) – последний универсальный общий предшественник генетического кода (Forterre 2001). Не найдено, и, вероятно, современными методами принципиально невозможно обнаружить нуклеиновые последовательности (т.е. прямые доказательства), возраст которых можно было бы отнести к эпохе RNA-/RNP-/Protein-/DNAWorlds (миллиарды лет назад). А древние окаменелости (различной природы фоссилии, в том числе возрастом свыше 3 млрд. лет), включая бактериальные, являются лишь морфологическими структурами (псевдоморфозами). Природа их, в некоторых случаях, может быть даже абиогенной (Герасименко и др., 1999). M. Nashimoto справедливо отмечает (а мы частично дополняем), что: 1. универсальному генетическому коду на основе доминирующих в настоящее время абиотическое нуклеиновых появление кислот нескольких могло (~10) предшествовать видов различных биохимических блоков-метаболитов (Dyson 1985). Или же несколько (до 10; 7 из них находятся в соответствии с теорией коэволюции универсального кода и биосинтетических путей аминокислот) эволюционных каскадов (Di Giulio 1999a). Теория отражает этап, при котором уже важны физико-химические свойства взаимодействующих аминокислот и соответствующих им кодонов. Хотя кодоны, как в случае Глу/Глн и Асп/Асн, могут переуступаться от пре-аминокислот к конечным аминокислотам – без изменения пути биосинтеза; 2. примитивная протоклетка содержала относительно небольшие по размерам молекулы РНК и белков; 3. каждая из гипотез достаточно противоречива. (3a) Protein-first теория допускает саморепликацию не отдельной молекулы, как в случае РНКрепликазы эпохи РНК-М, а протеиноидных комплексов. Вероятно, они воспроизводились активности: на основе фосфатолиз, термальной эстеролиз, полимеризации [виды декарбоксилирование (окислительное/фотохимическое), дезаминирование, др.] еще до клеточного деления. Заметим, что к настоящему времени реально показаны некоторые активности, важные для саморепликации не индивидуальных пептидов, а наборов их (Lee et al., 1996; Issac et al., 2001; Rode 1999). Пептиды в 14 аминокислот могут в 106 раз усиливать активность десятикратно превосходящих по длине рибозимов (Benner et.al., 1999). (3b, 3c) А в RNA-/RNP-first теориях рибозимная ауторепликация возможна только для не ясно как появившихся достаточно длинных (не менее 300-600 рибонуклеотидов) молекул. Даже допускается существование РНК-подобных самореплицирующихся полимеров в эпоху предшествующую РНК-М (Bartel 1999). 4. мало известно про появление трансляционной машины и генетического кода; 5. реальный rT-механизм может сильно отличаться от предложенного. В связи с таким механизмом могут появиться новые широко используемые биотехнологические подходы (в протеомике, молекулярной биологии, геномике, фармакогеномике, геноинформатике, метаболомике, и многих др.). Все может оказаться еще сложнее, если учесть усиливающиеся тенденции в развитии изучаемых in-vitro/in-vivo природных и искусственных систем ДНК-зимов, химерных ДНК-РНК-зимов и их субстратов. К настоящему времени появилось не мало экспериментальных работ, где показаны множество специфичных ДНК-ферментативных активностей. Среди них – ДНК- и РНКлигазные, ДНК- и РНК-надрезающие, ДНК- и РНК-нуклеазные, ДНКфосфорилирующие и аденилирующие, металлирующие (Н+ замещается на Ме2+), и др. Активность некоторых ДНК-зимов сравнима с таковой для рибозимов и белков (Li and Breaker, 1999). Эти активности, во-первых, способны влиять на химизм некоторых внутриклеточных процессов и экспрессию отдельных генов. Во-вторых, определение этих активностей получает все более широкое применение в различных областях: от биотехнологии – до терапии (Breaker 2004; Li and Breaker, 1999). Активность некоторых ДНК- и РНК-зимов может быть свет- индуцируемой (Liu and Sen, 2004; Butcher and Burke, 1994) и более выраженной в отношении коротких олигонуклеотидных РНК-фрагментов (Bartel 1999; Benner et.al., 1999). Так, содержащий интрон I группы SynY-рибозим (~180 нуклеотидов) Tetrahymena предпочтительно узнает короткие (влючая триплетные) спиральные олигонуклеотиды (Bartel 1999), спаривается с ними и многократно воссоединяет их (уровень ошибки – не более 1%). Этот рибозим может собрать комплементарную нить из 18 фрагментов (~ по 10 нуклеотидов каждый). Все вышесказанное может привести к качественному переосмыслению роли не только ДНК и теории ДНК-Мира при анализе эволюционных процессов, но и остальных гипотез из серии «яйцо/курица». Каждая из них выстраивает свои нуклеотидов и механизмы, аминокислот как – правило, т.е. с участием ориентируется стандартных исключительно на современный УГК-код. При этом не учитывается, что кодов могло быть несколько, а выдвинутые в гипотезах построения хотя и не бесполезны, но для выводов о соотношении «яйцо/курица», скорее, преждевременны. Мы не знаем, и нет оснований считать, что скоро узнаем, с каких генетических систем (или систем с элементами кодирования) реально необходимо вести отсчет. Заметим только, что мы бы не стали искать причин, косвенно или прямо свидетельствующих о возможном существовании нескольких кодов, если бы не сформулировали гипотетического механизма, одной из функций которого может быть межгеномная и/или межкодовая ретрансляция (Дейчман 1993, 1994a, 1994b; Дейчман и Смирнов, 2003; Дейчман и др., 2005; см. ниже). Вышеназванные гипотезы, включая привлекательную РНК-М, противоречивы. Вероятно, поэтому появляются гипотезы, где, в частности, моделируются процессы одновременной ДНК-репликации/трансляции (Альтштейн и Ефимов, 1988), и РНК-репликации/трансляции (Nelsestuen 1978). Здесь предполагают изначальное (до образования универсального кода) взаимодействие аминокислот и нуклеиновых кислот (сополимеризацию). Основное, но не единственное, противоречие гипотезы ДНК- репликации/трансляции (Альтштейн 1987) состоит в следующем. Запуску ДНКсамореплицирующейся системы, сформированной одним/несколькими аминоацилтринуклеотидными прогенами, должно предшествовать появление гипотетического фермента – прогенлигазы. Это белок в 60-80 аминокислот, диаметром 15-20Å, который для копирования кодирующей его нуклеотидной последовательности должен быть способным контролировать не менее 8 (!) высокоспециализированных функций (подобные аналоги не известны). Скорее всего, и в этом случае требуется мультифункциональный (клеточный/ /протоклеточный) комплекс. Эти авторы также работают в рамках универсального кода, но отмечают черты кода, свидетельствующие о возможном появлении сначала более простых, чем современный УГК, кодов. Это: 1) выраженная дуплетность кода (физико-химическое взаимодействие аминокислот с первыми двумя нуклеотидами ДНК-кодонов или РНКантикодонов). При этом выстраиваются два кода: пре-энзиматический (пребиотический, включает около половины стандартных и несколько нестандартных аминокислот), и современный энзиматический. 2) определяющая роль центрального нуклеотида кодона (вероятный реликт существования пре-дуплетного кодирования?). 3) наличие менее жесткой третьей шатающейся позиции (в антикодоне тРНК первой). По мнению C.R. Woese (1970), наивно полагать, что физико-химическое соответствие в аминокислота/кодон спаривании (CAP) даже на ранних этапах эволюции решалось исключительно в рамках принципа «все-или-ничего». Важную роль могли играть и дополнительные слабые взаимодействия. Особенно это проявляется при современном кодировании, когда между аминокислотой и кодоном мРНК существует мощная многокомпонентная (включая рРНК, тРНК, белковые факторы) рибосомная «прокладка». Не известно, могло ли кодов быть несколько Итак, все перечисленные гипотезы предполагают, что речь должна идти лишь об УГК-коде, хотя изучение эволюции кода может несколько изменить картину. Что касается обсуждаемой M.Nashimoto теории внеземного (Panspermia) занесения жизни (некоторых нуклеотидов, аминокислот, др.) из космоса (Crick and Orgell, 1973), то она представляется эффективной только при наличии многих других локально необходимых условий эволюции. Заметим, что при любом типе клеточного деления облигатно наследуются не только нуклеиновые кислоты, но и другие внутриклеточные компоненты, органеллы, комплексные структуры. Кроме того, без обнаружения новых эволюционно эффективных специальных механизмов, все еще остается место для поддержания вульгарнокреационистских взглядов. Тем не менее, если говорить о таком механизме как ”reverse translation” (название условное, из дальнейшего видно, что оно не точное), необходимо обсудить ряд проблем. Необходимо проанализировать возможную связь механизма с другими известными внутриклеточными механизмами экспрессии генома, с центральной догмой молекулярной биологии (ЦМБД), с современной научной парадигмой. Также необходимо рассмотреть, где и как такой механизм может протекать в клетке, почему существование его (или подобного) внутри клетки, скорее всего, неизбежно. Неизбежность существования подобного механизма согласуется с кибернетическим подходом, в рамках которого иерархичность управляющих и управляемых систем и подсистем различных уровней организации клеток и организмов должна дополняться соответствующими обратными связями (Федоров, 2003; Савинов, 2006). При этом необходимо понимание, что многие свойства кода (включая различные этапы экспрессии генома) также являются неотъемлемой частью современного способа кодирования. Такие свойства облигатно связаны с понятием «генетический код». Тогда, в контексте вышесказанного, назовем некоторые основные причины и свойства кода, в связи с которыми генетический код мог эволюционировать, а кодов могло быть более одного. Такие коды (со всеми их свойствами), возможно, могли существовать одновременно, последовательно, могли взаимодействовать, конкурировать, а число нуклеотидов в кодоне, а также нуклеотидный и аминокислотный состав биополимеров могли варьировать. Эти причины и свойства таковы: 1) вырожденность кода (одна аминокислота – несколько кодонов, каждый из которых, исходно, мог принадлежать различно кодирующим системам); 2) превалирующая роль первых двух (вероятность дуплетного кодирования) или центрального (возможность до-дуплетного кодирования), и уменьшенная роль третьего нуклеотидов кодона (в тРНК-антикодоне – первого); 3) использование одних и тех же биосинтетических путей аминоацилирования для некоторых разных, хотя и родственных пар, например Глу/Глн, Асп/Асн, Secis/Ser аминокислот (возможное расширение генетического алфавита); 4) включение большого числа нестандартных модифицированных нуклеотидов (более 3-х десятков для РНК-, и не менее 6 различно метилированных форм их для ДНК-структур), использование нестандартных видов спаривания нуклеотидов (прежде всего для РНК), различная частота встречаемости кодонов в генах/геномах (возможные расширение генетического алфавита и продолжающееся конкурентно-регулирующее участие реликтовых форм метаболизма нуклеотидов); 5) существование в клетке множества (более 200 c учетом β-, γ-, δ-, и εвариантов) природных нестандартных некодируемых аминокислот (другие метаболиты здесь не рассматриваются). Некоторые из них, не исключено, внутри ранне-эволюционных пре-генетических структур могли обладать полимеризующими свойствами, отличными от современных (Дейчман и др., 2005). Кроме того, выявлены «новые» аминокислоты, способные мРНКконтекст-зависимо вытеснять стоп-кодон. Это УГА-кодируемый селеноцистеин (Secis; синтезируется на тРНК-связанном серине), УАГ-кодируемый пирролизин (Pyl), и селенометионин (Semet; возможно УАА-кодируемый). Однако возможная роль редактирования РНК (механизмы перекодировки) здесь недоизучена. Кроме того, нельзя не учесть, что редко встречаемые (реже 5-10%) аминокислоты обычно не принимаются белковыми химиками в расчет и отбрасываются как артефакт (Atkins et.al., 1999). Сказанное в п.п. 4 и 5 не исключает возможности потенциальной эволюционной динамики кодируемых компонент кода; 6) современное кодирование почему-то не обходится без поддержания некоторых, на первый взгляд избыточно ресурсозатратных (в отношении энергии, воспроизводства биополимерных компонент сложных комплексов, времени) молекулярных (и клеточных), по сути поисковых, процессов. Поиск связан с механизмами пластичности генома и клеточного метаболизма. Среди этих процессов, в частности: постоянное редактирование многих новосинтезированных клеточных и вирусных РНК-транскриптов; различные виды сплайсинга, посттрансляционной модификации; нетриплетные транслокации, сдвиг/перекрывание рамки считывания, и др. (К клеточным ресурсозатратным процессам, в частности, относятся положительная и отрицательная виды селекции лимфоцитов, когда для синтеза антигенспецифических участков рецепторов Т- и В-клеток воспроизводятся незапланированные геномом отдельные нуклеотиды); 7) наличие одно- и динуклеотидных коферментов (NAD, FAD, др.), а также специфических динуклеотидных предпочтений у некоторых ферментов сплайсинга (Burge et. al., 1999). То же самое верно и в отношении обычных и РНК-редактирующих цитидиндезаминаз (Дейчман 2001) при выборе узнающего и сайта-мишени (горячих точек) для РНК- и ДНК-модификаций. Кроме того, существует представление о существовании в прошлом триплетных кодов на основе сначала одной (A), а затем двух (A,G), трех (A,G,C) и четырех (A,G,C,U) букв (Шабалкин и др., 2003); 8) существование полуавтономных монофилетических (для одних таксономических групп), или немонофилетических (для других групп), как и их тРНК (Di Giulio 1999b), клеточных органелл. Последние содержат собственные репликативный и белоксинтезирующий эндосимбиотическое цианобактериального аппараты происхождение предка в от случае и, вероятно, имеют α-протеобактерий митохондрий и и хлоропластов, соответственно (Одинцова и Юрина, 2003). Перечень не полный. В соответствии с «принципом непрерывности» Оргелла (Joyce and Orgell, 1999) в клетке явно или скрыто коэволюционируют взаимодействующие молекулы, их части и функции (Maizels and Weiner, 1999). По мнению M.Nashimoto “reverse translation” в прошлом поддерживала биологическую непрерывность. При этом сохранялся пул только тех РНК, которые соответствовали именно востребованным последовательностям аминокислот. Называть, однако, такие последовательности белками, даже примитивными, преждевременно: неизвестен состав, и то, к каким генетическим системам они относились. Наш подход предполагает, однако, что, для поддержания такой непрерывности, РНК/белковая симметрия могла не исчезнуть, а быть взятой клеткой (доклеточными структурами) под контроль. Продолжая существовать, такая симметрия могла поддерживать большое количество параллельно развивающихся и взаимосвязанных исходных пре-генотипических и префенотипических процессов. Эти процессы могли начаться в эпоху абиогенно востребованных олигоструктур обоих типов, усложняться, встраиваться в контекст появившихся более поздно и современных механизмов, и продолжаться до сих пор. Пути возникновения олигоструктур могли быть различными: в результате электрического разряда, пребиотической СО2фиксации на поверхности пиритовых кристаллов, взаимодействия с глиной, и другие (Cech and Golden, 1999). Другой вариант РНК/белковой симметрии Можно предположить, что и до настоящего времени (Дейчман 1993; 4 3 5 2 6 1 7 ССА-ножка Аа-тРНК Набор Г-образных Аа-тРНК Внутренняя 1. 2. мембрана 3. органелл 4. 5. Спиральные антикодоны Аа-тРНК Полимеразная активность Нуклеиновый эквивалент (НЭ) эпитопа (из нескольких кодонов) Рис. 1 вариабельная Поэпитопная Обратная Трансляция (вПОТ) на сближенных антикодоновых последовательностях тРНК (Aa-тРНК). 1, 2, 3, … , 7 – аминокислоты эпитопа. ↯ – пептидазная активность (аналогичное возможно и для рис.2) 3 2 4 5 6 1 7 2’ 6’ 1’ 7’ ССА-ножка Аа-тРНК Набор Г-образных Аа-тРНК Внутренняя мембрана органелл Спиральные антикодоны Аа-тРНК Полимеразная активность Нуклеиновый эквивалент (НЭ) эпитопа (из нескольких кодонов) Рис. 2 вариабельная Поэпитопная Обратная Трансляция (вПОТ) на сближенных антикодоновых последовательностях Aa-тРНК. 1, 2, 3, … , 7 – аминокислоты эпитопа. 1’, 2’, 3’, … , 7’ – аминокислоты соответствующих Aa-тРНК комплексов. Дейчман и др., 2005) в клеточных органеллах (митохондриях, хлоропластах; подробнее ниже) существует механизм, при котором фрагмент белка ~ в 5-10 аминокислот (эпитоп) ориентирует вблизи себя набор тРНК (рис.1) или аминоацил-тРНК, Аа-тРНК (рис.2). В этом случае предполагается, что нуклеотиды антикодонов, не менее 3-х стыкующихся конец-В-конец тРНК (Lim et al., 1992), сближаются и становятся спиральной мини-матрицей для полимеразной реакции (РНК-зависимой-РНК-полимеразы, др.). Три основания нуклеотидов выпуклого антикодона, известно, вывернуты наружу, и каждое узнается 5-6 аминокислотами Аа-тРНК-синтетазы (Steitz 1999; Zaenger 1984). Среди нуклеотидов антикодонов тРНК митохондрий животных и грибов (Кузьмин Зайцева, 1987) встречаются нестандартные (например, псевдоуридин ψ). Нельзя исключить участия и соседних с антикодоном кодируемых нуклеотидов, а также, в частности, полученных в результате тРНКмодифицирующего (при редактировании РНК) действия, как это описано для антикодонового AI-интрона (Trotta and Abelson, 1999). В другом варианте (независимо от выбора моделей рис.1 или рис.2), не исключено, антикодоновые участки могут вырезаться и вновь сшиваться («примитивный» сплайсинг). Необходимые для этого лигазная, эндо- /экзонуклеазные и другие активности выявляются при редактировании РНК в ДНК-содержащих клеточных органеллах (митохондриях, хлоропластах) некоторых организмов. Наконец, в результате ошибки (рис.1, рис.2), а также изза вырожденности кода и последующей неинвариантности точечных (1-1’, 2-2’, …, 7-7’) взаимодействий аминокислот (рис.2), аминокислота эпитопа может связаться более чем с одной тРНК (Аа-тРНК). К сожалению, ни один из 3-х предложенных вариантов модели формирования НЭ (или пре-мРНК M.Nashimoto) не может быть пока отброшен. Тем более, что это соответствует диатропическому принципу множественности путей достижения одного и того же результата (Чайковский, 2003) – в данном случае, в отношении огромного числа эволюционирующих и различно метаболизирующих генетических систем. С конформационной точки зрения важно, что аминоакцепторные ССАконцы некоторых 3’-урезанных вышележащих тРНК из моноцистронных транскриптов перекрывающихся тРНК-генов митохондрий подвержены динамическим посттранкрипционным преобразованиям (Reichert and Morl, 2000). При этом в результате поочередных актов деградации и элонгации варьируют длина фрагмента с ССА-ножкой (на 3–6 нуклеотидов) и спектр включаемых нуклеотидов (CMP > AMP > UMP > GMP) у различных животных. Защита 3’-концевой части тРНК от экзонуклеаз, однако, много более эффективна в отношении многократно преобладающих канонических ССАножек. Такая защита обеспечивается аминоацилированием, а восстановление целостности фрагмента – элонгацией тРНК-нуклеотидилтрансферазами (а также полиаденилированием и, возможно, РНК-редактированием) у эукариот, многих эубактерий и некоторых архебактерий (Reichert and Morl, 2000). Сохранение целостности ССА-окончаний, потенциально способных комплементарно спариваться с двумя филогенетически консервативными УГГ из 23S рРНК (E.coli), важно для функционирующих в пептидилтрансферазном центре и коэволюционирующих частей рибосом и тРНК (Spahn et.al., 1996). Выше перечисленные особенности предлагаемой модели могут способствовать образованию более одного варианта нуклеинового эквивалента (НЭ) эпитопа в ~ 15–30 нуклеотидов. Среди таких НЭ, в частности, могут быть и сенс- и антисенс варианты. (Кроме того, НЭ, либо даже просто сближенные антикодоновые участки Аа-тРНК, не исключено, могут выполнять роль своеобразной праймерной затравки при полимеразной реакции). Такой механизм формирования НЭ можно условно назвать вариабельной Поэпитопной Обратной Трансляцией (вПОТ) индивидуального эпитопа. В случае синтеза белка длина спиральной мРНК-матрицы в области кодонантикодонового дуплекса (мРНК–тРНК) не превышает 6–9 нуклеотидов (Lim et al., 1992; Noller et.al., 2002). Это соответствует двум-трем расположенным конец-в-конец тРНК. А в случае гипотетической «ретранслосомы» протяженность такого мРНК–тРНК континуума не известна. Механизм удержания тРНК/Аа-тРНК (возможно ориентированных эпитопом) в клеточных органеллах (митохондриях, хлоропластах) известен только частично (Philippovich et. al., 1977; см. ниже). Независимо от пути образования НЭ (на сближенных антикодонах как на матрице, или «примитивным» сплайсингом) полимеризация каждых одного-трех соседних нуклеотидов в единый НЭ, возможно, идет с паузированием (характерным для некоторых РНК-полимераз). При синтезе белка нарушение кодон/антикодон-взаимодействия в А-сайте рибосомы различными малыми лигандами (лекарства, антибиотики, пептиды, РНК-аптамеры, др.) может вести к смещению минорной бороздки на 2-3Å и неправильному считыванию (Puglisi and Williamson, 1999). Аналогичные помехи возможны и при синтезе нуклеинового эквивалента в результате вПОТ. Вероятно, этот (вПОТ) механизм возможен, по крайней мере, в митохондриях и хлоропластах (тилакоидах). Не наружние, легко проницаемые для крупных (до 100 кДа) частиц, а внутренние мембраны органелл, труднопроницаемые даже для малых ионов, фиксируют неотделимые даже в жестких условиях лизиса мембран-связанные тРНК-фракции (Филиппович и др., 1977). Расстояние между внутренней и наружней мембранами здесь может достигать более 100Å – что сопоставимо с максимальным размахом тРНК. Вероятно гипотетический вПОТ-механизм в органеллах, подобно белоксинтезирующему и репликативному аппаратам, является мембранозависимым. И функционировать он может, как предполагается, с участием сложноорганизованной «ретранслосомы». А одновременная мембрано- зависимость процессов синтеза белка, нуклеиновых кислот и гипотетического вПОТ-механизма в органеллах, вероятно, позволяет допустить сопряженность их действия (Дейчман 1993; Дейчман и др., 2005). Клеточные органеллы – полуавтономные, содержащие все необходимые активности репликативного, белоксинтезирующего и РНК-редактирующего аппаратов структуры. Дополнительные активности здесь, вероятно, могут обеспечиваться вышеназванными РНК- и ДНК-зимами. Гипотетический вПОТмеханизм нельзя исключить и для ядра, т.к. здесь показаны не только репликация и транскрипция, но и обозначилась тенденция возможной трансляции некоторых белков. Это касается, по крайней мере, укороченной формы (M246) A→I редактирующего фермента ADAR1, активного в отношении транскриптов таких белков-мишеней, как GluRs, 5-HT2CR, HDVантиген, и др. (Herbert et al., 2002). Фермент локализуется на поверхности ядрышка и играет важную роль в созревании рибосом и антивирусной защите клетки. Таким образом, функции ADAR1 фермента оказываются интригующе связаны не только с редактированием РНК, но и с его внутриядерной трансляцией (Herbert et al., 2002). У одноклеточных организмов вПОТ- подобный механизм может быть связан с цитоплазматической мембраной (не рассматривается). В органеллах клеток разных организмов наблюдают процессы редактирования РНК, обеспеченные сочетанием различных активностей. Это лигазная, эндо-/экзонуклеазная, дезаминазная (C→U или A→I), уридинтрансферазная, геликазная, и другие активности эдитосом (трипаносом, растений, животных). Отдельные виды редактирования РНК наблюдают в ядре и цитоплазме, но стратегия и тактика внесения РНК-модификаций у каждого редактирующего механизма – сугубо индивидуальные. Каждая ткань организма имеет индивидуальный уровень метаболитов, АТФ, ГТФ, и синтезирует определенный набор белков (эпитопов). Поэтому наборы связанных с мембраной тРНК (Аа-тРНК) в гипотетической «ретранслосоме» органелл могут не быть хаотичными. Анализ известных видов редактирования РНК показал, что этот процесс прямо или косвенно зависим от матрично-информационной компоненты, а минимально редактируемыми участками становятся фрагменты транскриптов – т.н. кассеты в 14-29 нуклеотидов (Simpson et. al., 1993; Дейчман 2001). Размер кассет сопоставим с таковым для НЭ [интересно, что подобен и минимальный размер малых рибозимов, 16-34 нуклеотида, и информационной части «гид»РНК трипаносом («гид»-РНК=gRNA), ДНК-фрагментов в костях и зубах ископаемых экспонатов, а также праймеров, используемых в ПЦР (= цепной полимеразной реакции)]. К таким видам редактирования РНК относят следующие: gRNA-зависимое U-вставочно/делеционное редактирование в кинетопластах трипаносом; зависимые от клеточных одно-/двунитевых РНК, и клеточных и вирусных экзон-интронных двунитевых РНК-структур, соответственно при С→U в цитоплазме, и A→I дезаминировании в ядре и цитоплазме, др. К фрагментам белка (эпитопам) приковано внимание иммунологов, молекулярных биологов, биохимиков, вирусологов, др. С тех пор как стало известно сложное строение и сборка минимальной генетической единицы (состоящей из многих отдельных частей: промотора, энхансера, экзонов, интронов, терминальных последовательностей, имеющих индивидуальную эволюционную историю 5’- и 3’-частей) – ген расщепился. А новой минимальной генетической единицей может оказаться более мелкая (подобная НЭ) структура. Кратко рассмотрим два случая использования гипотетического вПОТмеханизма в клеточных органеллах (митохондриях и хлоропластах). Некоторые вопросы данной проблемы также представлены в материалах (Дейчман и др., 2005). Гипотетические вПОТ/ВНП-передача механизмы в митохондриях макрофагов Известно, что при процессинге чужеродного антигена (АГ) в макрофаге (с участием лизосом, фаголизосом, протеосом, др.) АГ разрезается на отдельные фрагменты – линейные и конформационные эпитопы. Последние, не исключено, могут фиксироваться различного рода сшивками внутриклеточными ферментами, после повреждающего действия радикалами, токсичными продуктами кислорода (при кислородном взрыве). Среди фрагментов могут быть, по крайней мере, три условных типа: подобные собственным (1), чужие знакомые (2), и чужие новые (3). В первых двух случаях антигенпрезентирующая клетка (макрофаг, дендритная клетка, другая АПК) кооперирует взаимодействия с в различной степени активированными Ти В-лимфоцитами (включая лимфоциты памяти). При этом фрагменты АГ на поверхности АПК презентируются вместе с антигенами I/II классов главного локуса гистосовместимости. Тем самым, обычно, инициируются, усиливаются или ослабляются одно/несколько ранее сформированных звеньев в развитии гуморального и/или клеточного иммунного ответов целой антиидиотипической сети. Однако полноценный специфический первичный иммунный ответ (с появлением новых В- и/или Т-клонов лимфоцитов) возникает только в третьем (где новый чужой эпитоп) случае. Этот вариант, не исключено, требует иного сценария – с участием гипотетического вПОТ-механизма. Хотя, возможно, ответ может возникать не только на качественный, но и количественный (т.е. в ответ и на первые два типа фрагментов) дисбаланс эпитопов, подверженных мембрано-зависимому сортингу в гипотетической «ретранслосоме» (рис.1, 2). Чужеродный АГ (эпитоп), вероятно, застревает на внутренней мембране митохондрий макрофага (Мф) и вызывает энергетический и биохимический сбои (уровень/оборот понижаются для АТФ, ГТФ, и повышаются для радикалов и токсичных продуктов кислорода). При этом могут нарушаться протонный и электронный переносы в митохондриях, функционирующих в норме асинхронно, а в данной, условно патологической, ситуации синхронно (Фролов и Пухлянко, 1989); это может вести к митоптоз-опосредованному апоптозу клетки. Фиксация такого эпитопа на внутренней мембране может инициировать запуск вПОТ-механизма («защитный» вариант) с последующим удалением эпитопа и воспроизводством нескольких вариантов НЭ; нейтрализации, вероятно, могут подвергаться как застрявшие на мембране эпитопы (при вПОТ, сразу), так и содержащие эти эпитопы антигены (с участием антител и/или рецепторов В- и Т-лимфоцитов; позднее). Новосинтезированные НЭ, вероятно, встраиваются в специальные векторподобные нуклеиновые последовательности (ВНП транспозон-/ретропозонподобоного типа) для последующей ВНП-передача (вид горизонтального переноса не генов) между внутриклеточными органеллами и клетками. Известно, некоторых что белков мембраны и клеточных нуклеиновых органелл проницаемы последовательностей. для Аналоги внутриклеточного и межклеточного (внутри одного и между различными организмами) механизма ВНП-передача показаны для разных генетических систем. Это обмен плазмидными (половыми) кассетами у дрожжей и бактерий. Некоторые вирусы, курсируют между например рабдовирусы, фотосинтезирующими буньявирусы, и потивирусы, нефотосинтезирующими организмами, проявляя видо- и/или тканеспецифичность в отношении одного из двух облигатных хозяев – растений и насекомых (Bishop and Emerson, 1989); последние контактируют с теплокровными. Известна роль митохондриальных плазмид в регуляции работы ядра при формировании цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) у высших растений (Одинцова и Юрина, 2000). Устойчивость к лекарствам и гербицидам в клетках животных связывают с передачей митохондриальных плазмид по материнской линии. Показан естественный транспорт из цитоплазмы нескольких тРНК, не синтезируемых в митохондриях трипаносом, инфицирующих широкий круг растений, беспозвоночных и позвоночных животных (Simpson et al., 1993; Alfonzo et al., 1999). С помощью радиоавтографии был показан поток РНК из трофоцитов в яйцеклетку домашней мухи (Корочкин 2002), и др. Кроме того, для некоторых последовательностей нуклеиновых кислот и вирусов, показана высокая вероятность трансмембранного переноса через митохондриальные поры в результате экспериментального электроиндуцированного импульсного пробоя. Такой перенос, считают, необходим для межмитохондриального и ядерно-митохондриального обменов в связи с процессами, связанными со старением, апоптозом, клеточной пролиферацией, лекарственной митохондриальными устойчивостью, болезнями, внутриклеточным множественной транспортом частиц, репарацией генома и родительской (обычно материнской, реже отцовской) митохондриальной наследственностью (Зоров 1996; Zorova et al., 2000). Предполагается, что формирование гипервариабельности в антителах и АГ-специфических участках рецепторов В- и Т-клеток (BCR, TCR; = ВкР, ТкР) происходит с участием не только рекомбинационных V(D)JC процессов, но и, возможно, сопряженных механизмов редактирования РНК и вПОТ/ВНП- передачи. При этом лимфоциты претерпевают дифференцировку (у В-клеток это лимфопоэз и иммуногенез, включая соматические гипермутации, SHM, и класс-переключающие рекомбинации, CSR). Изменения в реаранжированных генах обоих рецепторов (Хаитов и др., 2000) связаны, в том числе, с включением отдельных нуклеотидов (P- и стыковочных N-типов). межсегментных Гипервариабельность некодируемых (т.е. процесс программируемого или случайно программируемого перебора вариантов) может формироваться с участием вПОТ-механизма. Такой механизм, вероятно, участвует не только в генерации, но и в ограничении избыточной вариабельности АГ-специфических участков рецепторов. Действительно, число потенциально возможных вариантов рецепторов (до 1016 для В-, и до 1018 для Т-лимфоцитов) на несколько порядков превышает общее число лимфоцитов в организме животного (Хаитов и др., 2000; Ярилин 1999). Такой вариант, в частности, возможен, если природа появления P- и N-стыковочных нуклеотидов связана с редактированием РНК, которое, в свою очередь, возможно, зависит от воспроизводства НЭ, полученных в результате эксплуатации вПОТ/ВНП-передачи механизмов (об этом ниже). Известно, что полноценный специфический иммунный ответ требует тесного физического контактов между Мф и Т-хелпером, и Т-хелпером и низко дифференцированным предшественником (НДП) кроветворной клетки. Поэтому предполагается (Дейчман 1993, 1994b; Deichman 1997), что передача ВНП с НЭ внутри (рис.3) осуществляется в ряду Мф→Т-хелп→НДП (в костном мозге и, возможно, в тимусе). В тесный физический контакт попарно вступают целые группы клеток (среди которых – различные АПК, Т-клетки, Вклетки, эпителиальные, NK, клетки-мишени и др.). Эти клетки участвуют в таких иммунологически значимых процессах, как апоптоз, активация, пролиферация, положительная/отрицательная селекция, дифференцировка лимфоцитов, а также при некоторых адгезивных взаимодействиях и цитолизе (Ярилин 1999). Среди множества синтезированных НЭ, востребованным в ВНП (ВНП-передача) АГ (чужеродный АГ) 6. 7.Мф 8. 9. 10. 11. T-хелп T-хелп НДП Область тесного физического контакта Рис. 3 Гипотетические вПОТ/ВНП-передачи механизмы возможно ответственны за гипервариабельность в АГ-специфических областях рецепторов (АТ) В- и Т-лимфоцитов. АГ – антиген; ВНП – Вектор-подобная Нуклеиновая Последовательность ; Мф – макрофаг; T-хелп – T-клетка-помощник; НДП – Низко-Дифференцированный Предшественник в костном мозге (и, возможно, в тимусе). процессе положительной/отрицательной селекций лимфоцитов, подверженных на 95%-99% гибели, может оказаться один/несколько их. При этом роль одного из первичных антиапоптических сигналов могут сыграть качественные и количественные характеристики НЭ, переданного низко дифференцированному предшественнику (НДП) при ВНП-передаче. Интересно, во-первых, что в начале 60-х, в случае модификации отношения к центральной догме, существование вПОТ/ВНП-передача-подобных механизмов предсказывал автор клонально-селекционной теории (Burnet 1962). Также он считал маловероятным, чтобы предсуществовала абсолютно вся необходимая для иммунного ответа информация. Другое дело, что могут предсуществовать специальные механизмы формирования ответа, но не сам готовый конечный результат. Во-вторых, заметим, что вПОТ-механизм (1) не противоречит центральной догме, т.к рассматривается не целый белок, а лишь небольшой фрагмент его, по набору конформаций отличающийся от такового в составе целого белка. Кроме того (2), этот механизм предполагает не инвариантный (как в случае ДНК↔РНК→Белок), а вариабельный способ прочтения декодируемой информации. Но тогда, вероятно, белковые эпитопы и их НЭ с одной стороны (rT-механизм; размер компонент – наномолекулярный), а также целые (высокомолекулярные) белки и гены с другой (при трансляции) – это элементы разноуровневых, не идентичных по свойствам систем. Это, вероятно, может быть связано с некоторыми не вскрытыми пока внутренними особенностями происхождения и функционирования современного универсального кода (Дейчман и др., 2005). Исторически с проблемой «reverse translation» связаны работы, по крайней мере, некоторых авторов (Biro 2004; Craig 1981; Cook 1977); вероятно это тема отдельной статьи. Только один из авторов (Меклер 1967, 1980) применяет этот механизм в отношении белкового эпитопа. Во всех этих работах, однако, не обоснованы и даже не предсказаны (что естественно для того периода времени) возможная связь гипотетического механизма с другими механизмами экспрессии генома. То же верно и в отношении локализации механизма в клетке и общей непротиворечивой встроенности его в целую парадигму (не сформулирован понятийный аппарат). Гипотетические вПОТ/ВНП-передача механизмы и хлоропласты растений Использование вПОТ-механизма в митохондриях и хлоропластах, несмотря на некоторые черты структурно-функционального, генетического и метаболического подобия, а также общность происхождения органелл, может быть различным. Действительно, различия могут быть связаны, по крайней мере, с тем, что в митохондриях обнаружено не более чем почти строго по одной тРНК на каждую аминокислоту: у животных (2-23), грибов (7-26), и растений (22-27) тРНК гена. В то же время, в хлоропластах количество видов (30-33) и число (37) генов тРНК соответствует таковому для ядернокодируемых и функционирующих в цитоплазме тРНК (Одинцова и Юрина, 2005; Кузьмин и Зайцева, 1987). Кроме того, в митохондриях большинство генов имеют своих ядерных двойников, а в хлоропластах до трети генов кодируются уникально. Также в митохондриях много, а в хлоропластах мало кодонов, которые кодированию, имеют или смысл, не переписываются коллинеарный универсальному редактированием РНК на транскрипционном уровне. В хлоропластах редактирование РНК наблюдают много реже, чем в других клеточных компартментах. Возможно, это связано с тем, что после первичных эндосимбиотических событий различные типы нуклеотидных изменений здесь возникали и исчезали даже много быстрее (Дейчман и др., 2005). Наконец, только хлоропласты содержат светабсорбирующий антенный комплекс своей третьей (тилакоидной) мембраны. Свет может запускать сплайсинг (вырезание интронов I и II групп) и транскрипцию некоторых генов (например, psbA гена фотосистемы-2; без света накапливается несплайсируемый транскрипт) и регулировать некоторые циклические процессы в клетках и целых организмах (Lambowitz et. al., 1999; Дейчман 1993; Deichman 1997). Результаты анализа нуклеотидных последовательностей гомологичных генов всех трех органелл позволяют считать, что эволюционное движение генетической информации происходит в направлении от хлоропластов к митохондриям и ядру, но не наоборот (Юрина и Одинцова, 1998). Однако причины такой направленности остаются неясными. Предполагается, что использование вПОТ/ВНП-передачи механизмов в хлоропластах может быть следующим. На схеме 1 представлен процесс формирования соответствия между аминокислотами и нуклеотидами НЭ конкретного эпитопа (модели рис.1, рис.2, др.) внутри гипотетической «ретранслосомы». Такое соответствие на внутренней мембране хлоропластов (в области гранов тилакоидов), вероятно, может формироваться под действием общего Энерго-Лучевого Потока (ЭЛП; прежде всего это касается потоков различающихся по уровню энергии и плотности распределения наборов фотонов). Это происходит на фоне всех относительно сильных и слабых полевых, а также физико-химических особенностей данного региона поверхности Земли (биосферы). Одновременно данное соответствие может отражать процессы как формирования самого генетического кода (современного УГК), так и разнообразия в его рамках – контекстные конкретному этапу эволюции. ЭЛП складывается из солнечной (наиболее мощной), земной (радиационный фон) и космической (обычно более слабое, но эволюционно продолжительное излучение) компонент. Для фотосинтезирующих организмов сам ЭЛП эволюционирует (неповторим по своим пространственно-временным характеристикам) двояко. Во-первых – в связи с абсолютной (нециклической) астрофизической компонентой: относительно друг друга меняется расположение звезд, галактик, других космических объектов – по крайней мере, в видимой части Вселенной. Во-вторых – в связи с локально-географической, (включая циклическую) компонентой: грубо, наборы потенциально абсорбируемых фотосинтезирующими организмами фотонов, например, на экваторе и вблизи полюсов – очевидно, не одинаковы. А вПОТ-механизм в хлоропластах (схема 1), вероятно, может выступать в роли «ретранслятора особого рода» (Дейчман 1999, 1994а). Ретрансляцию можно связать с переводом и адаптацией, во-первых, «языка элементарных частиц» – компонент ЭЛП (Lyma-de-Faria 1991). Различные наборы фотонов (по соотношению плотностей распределения их энергетических уровней, циклической динамике), вероятно, по-разному абсорбируются различными Общий Энерго-Лучевой Поток (ЭЛП) на фоне всех полевых и физико-химических особенностей поверхности Земли данного Аминокислоты белкового эпитопа Нуклеиновые кислоты белкового эпитопа региона (биосферы) Схема 1 Формирование амино-нуклеинового соответствия эпитопа Формирование амино-нуклеинового соответствия между аминокислотами эпитопа и нуклеотидами нуклеинового эквивалента (НЭ) эпитопа в Универсальном Генетическом Коде (УГК) под действием общего ЭЛП (включая солнечную, земную и космическую компоненты), и на фоне всех полевых и физико-химических особенностей данного региона поверхности Земли (биосферы) в гипотетической «ретранслосоме» хлоропластов фотосинтезирующих организмов. составляющими многообразных мембранных компонент фотосинтезирующих. Но свет-абсорбирующих метаболизм этих структур глико-липо- протеидных компонент, в основном, ясно, предетерминирован генетически. Далее, во-вторых, перевод с «языка элементарных частиц» может осуществляться через использование на поверхности жидкокристаллических мембранных структур хлоропластов (тилакоидов) быстродействующего «языка элементарных квазичастиц». Среди таких частиц, ранее описанных для твердого тела, могут быть следующие: фонон, поляритон, магнон, экситон, солитон, др. (Хакен 1980; Кизель 1985). Квазичастицы, т.е. элементарные акты возбуждения конденсированной среды, имеющей индивидуальные наборы глико-липо-протеидных компонент, вероятно, возникают на поверхности антенного комплекса тилакоидов (вблизи внутренних мембран хлоропластов) конкретных фотосинтезирующих организмов. Созревание тилакоидов, формирование их двухслойной мембраны тесно связаны с компонентами (белки, липиды, пигменты, др.), поступающими или контролируемыми различными клеточными компартментами (Wettstein 2001). Среди этих компонент – ядро, цитоплазма, сами хлоропласты (внутренняя мембрана, строма). Квазичастицы могут иметь индивидуальный собственный, частично генетически программируемый обобщенный профиль совокупной функции элементарных актов возбуждения. Поэтому, возможно, взаимодействие элементарных частиц (фотонов, др.) с квазичастицами (глико-липо- протеидными компонентами конкретной конденсированной среды) может быть в значительной степени избирательным. Наконец, в-третьих, результирующим может быть т.н. «язык амино-нуклеинового соответствия» (Дейчман и др., 2005); аминокислота/кодон соответствие сформировано ранее, но постоянно подвергается проверке на взаимосоответствие универсальному коду – но только в составе представленного на схеме 1 эпитопного комплекса гипотетической «ретранслосомы» хлоропластов (фотосинтезирующих) и контекстно этапу эволюции УГК. Отсюда ясно почему работа вПОТ-механизма, в контексте вышеизложенного, может быть исходно сопряжена с «ретрансляционной (фотон-/электрон-/протон-/ион-/…/супрамолекулярный-комплекс) надмолеку- лярной машиной». Такой комплекс формируется в любом фотосинтезирующем организме, однако набор инициаторных ЭЛП-компонент (элементарных частиц), как и состав мембранных глико-липо-протеиновых компонент (квазичастиц), в каждом случае может быть индивидуальным. В поисковой системе Google можно обнаружить множество примеров взаимодействия между собой элементарных частиц (например, фотонфотонный и фотон-электронный типы), квазичастиц (фонон-фононный, фононэкситонный, экситон-поляритонный, экситон-магнонный, экситон-экситонный типы) и первых со вторыми (фотон-фононный, фотон-экситонный типы) для твердых тел. Но к настоящему времени наметилась также тенденция (не лишенная противоречий начального этапа), связанная с описанием возможных волновых характеристик и свойств биологических макромолекул, их частей, комплексов. Это касается пептидов, белков, ДНК, РНК, ДНП-/РНП-комплексов и их мембранных комплексов, мембран, внутриклеточных органелл, рибосом и т.д. Среди таких характеристик (Семёнов, 2007; Кольман, 2007; Чиркова, 1999) можно обнаружить как связанные с элементарными частицами (фотонами УФ-, оптического, ИК-, рентгеновского диапазонов, др.), квазичастицами (фонон, экситон, поляритон, магнон, солитон, др.), а также с их взаимодействием (в частности, фотон-фононного типа) при некоторых условиях. Свойства тех и других частиц могли начать проявляться еще до появления любых современных клеточных организмов. Это касается ранне-эволюционного периода формирования автономных генетических систем с поддержанием взаимоориентированных специфических резонирующих структур (частиц обоих видов) и соответствующих им пóлевых конфигураций (Дейчман и др., 2005). Обеспечение сортинга эпитопов (и их НЭ), вероятно, происходит за счет механизмов взаимодействия самоорганизующихся супрамолекулярных мембрано-связанных нуклеопротеидных комплексов «ретранслосомы». Такие машины могут предварительному включать наноструктурные избирательному элементы, распознаванию способные к пространственно- геометрической конфигурации, а также катализу, переносу и молекулярному переключению (Зоркий и Лубнина, 1999). Внутри таких динамических комплексов возможно попеременное обобществление электронных оболочек нескольких их отдельных элементов. При этом периодически формируются структуры, способные к образованию лабильных молекулярных ансамблей и межмолекулярных низкоэнергетических нековалентных связей. Не исключено, процесс обобществления электронов сопровождается сбросом избытка одних, и поглощением других наборов фотонов («скрытый фотонный фейерверк») между молекулами и их частями. Участие принимают, по крайней мере, водородные, гидрофобные, ионные, стекинг, ван-дер-ваальсовые, дипольдипольные, координационные, донорно-акцепторные, электростатические и др. связи. Предполагается, фотосинтезирующих что организмов в гипотетических происходит сортинг «ретранслосомах» (свето-зависимо) эпитопов. При этом воспроизводятся как стандартные, так и нестандартные (новые, модифицированные старые) варианты НЭ эпитопов из уникальных и консервативных областей генома. ВНП-передача (с НЭ внутри), вероятно, связана с распространением (при превышении некоторого порогового уровня) наиболее мощно воспроизводимых НЭ по ДНК-содержащим внутриклеточным органеллам (ядру, митохондриям, хлоропластам). Это касается клеток различных организмов всех трех царств (эукариот, прокариот, архебактерий) целой биосферы (включая фото-/нефотосинтезирующие части ее). Такую ВНПпередачу между клетками различных организмов в рамках сообщества, группы сообществ (с участием известных и неизвестных вирусов, фагов, условных симбионтов, паразитов, и т.д.), можно назвать системой Генетической Челночной Обратной Связи (ГЧОС-системой). К элементам такой системы, в частности, относятся вышеназванные бунья, поти- и рабдовирусы (Bishop and Emerson, 1989). Однако путь НЭ в интрон/экзонное пространство новосинтезируемого транскрипта или геномы ДНК-содержащих клеточных органелл эукариот может не быть быстрым. Возможно, требуются несколько/множество шагов за эволюционно значимый для конкретного вида организмов период (см. ниже). В результате нуклеотидные векторы (с НЭ внутри), вероятно, могут распространяться не только вертикально (от предков к потомкам), но и горизонтально (посредством ГЧОС-системы) – между клетками одного или различных, включая фото- и нефотосинтезирующие, организмов. Такой синхронный пандемический горизонтальный перенос, при экстраординарном уровне мутаций, считают, был особенно распространен в ранний эволюционный период. Этот период относят к эпохе становления коллективно метаболизирующих до-генетических систем и одноклеточных (Woese 2000), в частности пурпурных фотосинтезирующих бактерий (Woese and Guptar, 1981). Одновременно формировались устойчивость к горизонтальному и вертикальный виды переносов. Кроме того, предполагают горизонтальный перенос для митохондриальных (и других ДНК-содержащих компартментов) мобильных интронов I и II типов между неродственными видами некоторых протистов, а также протистами и цианобактериями за эволюционно значимый срок (Одинцова и Юрина, 2002). Возможная связь гипотетических вПОТ/ВНП-передача механизмов с редактированием РНК и другими механизмами экспрессии генома Предполагается, что гипотетические вПОТ/ВНП-передачи механизмы могут взаимодействовать (схема 2) с известными внутриклеточными механизмами экспрессии клеточного генома. Среди них – репликация, прямая и обратная (RT-активность) транскрипции, трансляция, процессинг, сплайсинг, различные виды репарации, редактирование РНК, различные посттранскрипционные и посттрансляционные механизмы, др. Схема 2, прежде всего, отображает возможную связь гипотетических механизмов с процессом редактирования РНК и формированием различных (РНК, ДНК, белкового) видов полиморфизмов. Реально и потенциально транскрибируется, как и редактируется, значительная, если не большая часть генома: мРНК, рРНК, тРНК, некоторые интроны, спейсеры, области повторов (Дейчман и др., 2005). Допускается, что между большой встречаемостью изменений отдельных нуклеотидов на РНК-уровне при редактировании, и возвратными мутациями на ДНК-уровне (Landweber and Gilbert, 1993), может существовать связь через обратнотранскриптазную активность. Однако в этом случае, кроме белкового полиморфизма, например, в отношении белка rps12 петунии (Lu et. al., 1996), должен выявляться и генетический полиморфизм. Действительно, уровень накопления мутаций (например, в отношении кинетопластных СОIII-генов семи видов трипаносом) в широко редактируемых генах гораздо больше, чем в нередактируемых (Grienenberger 1993). Эукариотическая эволюция, вероятно, определяется альтернативными путями, в которых ДНК и процессирующая РНК постоянно взаимодействуют (Herbert and Rich, 1999). Феномен различных видов редактирования РНК (загадочная форма процессинга) широко распространен у многих эукариотических организмов и вирусов. Впервые показан РНК-редактирующий фермент и у прокариот – тРНК-специфическая (tadA) аденозиндезаминаза E.coli (Wolf et al., 2002). Загадочность связывают с неочевидностью селективных преимуществ сайтов редактирования, со значительной неизвестностью механизма, и неясностью конечных целей («дальних планов») редактирования (Одинцова и Юрина, 2000; Дейчман, 2005). Не ясно, для чего клеткам необходимо постоянно содержать и запускать энергоемкие «редактирующие машины», в том числе – для редактирования паразитических (условно) вирусных мРНК-транскриптов. Гораздо проще было бы однократно, точечно, или по нескольким сайтам, внести нуклеотидные изменения в сами гены «надолго» (Одинцова и Юрина, 2000). Считается, что редактирование является существенной частью процесса переноса биологической информации, требующей такой же точности, как и при репликации, транскрипции, трансляции (Jakubowski 1995; Дейчман 2001). Большинство изученных видов редактирования РНК нуждаются в информационно-матричной компоненте. В формировании ее, не исключено, может участвовать один из вариантов НЭ (Дейчман и др., 2005; см. ниже). Среди таких компонент могут оказаться, по крайней мере, следующие: 1. gRNAs, легко самовозобновляющиеся и аутореплицирующиеся в миникольцевой (вероятный предок – плазмиды) и максикольцевой компонентах ДНК при U-вставочно-делеционном редактировании в кинетопластах трипаносом. Интересно, что у родственного вида Trypanoplasma borreli gRNAs-гены располагаются в тандемных повторах максикольцевых (200 kb) последовательностей (Simpson 1999); 2. интрон – в случае А→I (иногда C→U) редактирования интрон/ /экзонного дуплекса шпилечной двунитевой РНК. Интроны содержатся у значительной части тРНК-генов эукариот, бактерий и архебактерий, способствуют модификации их, и происходят, возможно, от аутосплайсирующих интронов I/II групп или подверженных экспансии петель молекул тРНК. В 61 (20%) из 270 известных тРНК-генов дрожжей малые интроны (14-60 нуклеотидов) имеют постоянный сайт. Сайт расположен через 1 основание от 3’-конца антикодонового стебля тРНК. Удаление этих интронов специальным “molecular ruler”механизмом связано с узнаванием эндонуклеазами дуплексного экзон/интронного выпуклость-спираль-выпуклость-(B-H-B)-мотива с характерной вторичной структурой (Trotta and Abelson, 1999). Интроны относятся к наиболее древним, мобильным и быстро эволюционирующим участкам геномов, входят в состав и, наоборот, содержат различные гены. Это касается огромного числа генов белков и малых ядерных/ядрышковых РНК, включаемых в РНП-комплексы (которых – более 200 видов; 104-106 на клетку) большинства клеточных компартментов эукариот. Природа появления и попадания snRNAs-/snoRNAs-генов в интроны, как и функции большинства snRNPs (включая вирусные), неизвестны. Такие специфические snRNPs участвуют в синтезе, сборке и созревании пре- ВНП-передача Генетический RT- и RTподобная Активности Редактирование: полиморфизм Обычная экспрессия Изменения в : мРНК «гид»-РНК (gRNA) U+/-Белковый полиморфизм за НЭ Гипотетическая вПОТ в одной из клеточных органелл тРНК Другие виды редактирования счет изменений в мРНК, тРНК, рРНК. Быстрая проверка рРНК функциональной значимости. “гид”-РНК-подоб. (snoRNA и др.) Схема 2 Схема 2 Вероятное сопряжение гипотетического вПОТ и РНК-редактирующего механизмов при формировании различных полиморфизмов. НЭ – один из вариантов нуклеинового эквивалента эпитопа. ВНП-передача - передача Вектор-подобной Нуклеиновой Последовательности. Малые РНК: “гид”-РНК трипаносом, ядрышковые sno-RNA животных, др. RT-(RT-подобная) активность: ревертаз (соответствующих полимераз клетки и вирусов, нуклеотидилтрансферез, матураз, теломераз, возможно РНК- и ДНК-зимов, и др. - в отношении небольших фрагментов нуклеиновых последовательностей). рРНК/пре-мРНК, обеспечивают посттрансрипционные модификации их (сотни нуклеотидов метилируются, псевдоуридилируются), экспорт рРНК и мРНК в цитоплазму. Кроме того, они контролируют сплайсосомы (сплайсинг), рибосомы (трансляцию белков), эдитосомы (редактирование РНК). Это похоже, однако, на snRNPs-опосредуемый контроль экспрессии генов (Yu et. al., 1999; Lambowitz et.al., 1999; Дейчман и др., 2005). С редактированием РНК связывают различные эффекты: появления и исчезновения смысловых и стоп/старт кодонов; усиления консервативности и гидрофобности белковых фрагментов после редактирования транскриптов; участия в унифицирующем «переписывании» генов митохондрий (чаще) и хлоропластов для ядра (Stuart 1998; Одинцова и Юрина, 2000). Кроме того, редактирование РНК может: регулировать сплайсинг (например, длину транскрипта мРНК аполипопротеина-В: ApoB-100→ApoB-48, др.), сдвиг рамки считывания (в мРНК, ОРС); активировать нуклеазные реакции при антивирусной защите (например, при A→I и C→U гиперредактировании); обеспечивать репарацию на РНК- и модификации на ДНК-уровне, др. (Yang et al., 2002; Дейчман и др., 2005). Но ни причины, ни механизм поддержания этого сильно ресурсозатратного механизма до конца не ясны. Так, например, редактирование определенного сайта, наблюдающееся у одних видов, может отсутствовать в гомологичных транскриптах родственных видов. В этом случае часто ДНК-сайт уже содержит «нужный» нуклеотид, и редактирование не требуется (Grienenberger 1993; Tsudzuki et al., 2001). Но какие события этому предшествовали – неизвестно. При вПОТ-механизме (рис.1, рис.2) наиболее вероятно появление олигорибонуклеотидного НЭ. Такой НЭ в составе ретропозон-подобной ВНП может интегрировать, одному/нескольким но сайтам затем в элиминировать или закрепиться кодирующей/некодирующей по (включая повторяющиеся последовательности) части ДНК-генома (ядра, митохондрий, хлоропластов). То же самое, но менее вероятно, и в случае воспроизводства дезоксиварианта НЭ. Гипотетически дезокси-НЭ может образоваться за счет какой-либо известной или неизвестной белковой (или нуклеозимной) обратнотранскриптазной ревертазам активности. Родственные домены содержат некоторые теломеразы, матуразы, нуклеотидилтрансферазы. В митохондриальных геномах аскомицетов обнаружены блоки гомологии с семью вирусными ревертазами (Кузьмин и Зайцева, 1987). Существование такой RT-активности соответствует гипотезе замены панредактируемых митохондриальных криптогенов (кинетопластов трипаносом) на ретропозирующие в ядро их целые кДНК-версии. Также это не противоречит факту транскинетопластидии низкокопийной миникольцевой ДНК в ядро (механизм неизвестен) в условиях искусственной изоляции клеточных культур (Simpson 1999). Кроме того, это частично согласуется с фактом обратной транскрипции monomer-length плазмидных транскриптов (с 3’-ССА-концевыми тРНК-подобными окончаниями) гриба Neurospora spp., содержащего размножающиеся в митохондриях Mauriceville и Varkud ретроплазмиды (Kennell et. al., 1994). Оба случая фиксации ВНП (с рибо- или дезокси-вариантом НЭ) в геноме могут иметь не быстрые последствия, и в дальнейшем проявиться в любом (РНК, ДНК, белковом) виде полиморфизма различных клеток. Гистогематические барьеры обычных паренхиматозных и забарьерных (гематоэнцефалический, герминативный, трансплацентарный) тканей сильно отличаются. Но все ткани обнаруживают хотя бы минимальную проницаемость в отношении некоторых вирусных, а иногда и клеточных (лимфоцитов, др.), агентов. Австралийские авторы (Blanden et. al., 1998; Steele et al., 1998) наблюдали измененную зародышевую конфигурацию (делеции/вставки отдельных или нескольких нуклеотидов) иммуноглобулиновых генов в геномах половых клеток многих позвоночных. На основании косвенных данных эти авторы допускали, во-первых, что изменения могли быть следами интеграции реаранжированных V(D)Jфрагментов генов иммуноглобулинов. А сама интеграция, во-вторых, была следствием переноса ретрокопий таких фрагментов из гипермутированного лимфоцита и последующей гомологичной рекомбинации их с соответствующими аллельными последовательностями гаплоидного генома половой клетки. Закрепление гипермутационного фенотипа в самом Bлимфоците также связывалось с гомологичной рекомбинацией ретротранскрипта, – но в условиях внутриклеточного варианта переноса. В соответствии с нашими представлениями, однако, ВНП-перенос в обоих случаях мог касаться скорее более короткого фрагмента во-первых, и быть направленным в низкодифференцированные предшественники стволовых кроветворных клеток (см. выше), дифференцирующихся далее в различных, включая лимфоцитарный ряд, направлениях во-вторых. Кроме того, описан сайт-специфический эктопический перенос митохондриального дрожжевого интрона II группы в неродственную РНК обратным сплайсингом (Lambowitz et. al., 1999). Поэтому, не исключено, рибоВНП (с НЭ внутри) может встроиться в экзон-интронное пространство одного из новосинтезирующихся редактируемых транскриптов при транссплайсингподобном процессе. Рекомбинационное РНК–РНК-встраивание, известно, обеспечивает появление химерных митохондриальных РНК, – в частности, 16S РНК некоторых животных (Villegas et al., 2002). Таким же образом соединяются экзоны 1 и 2 из различных транскриптов, но одного гена psaA фотосистемы I пластид некоторых водорослей; в этом процессе участвуют низкомолекулярные РНК tscA-гена (Одинцова и Юрина, 2003, 2006). Подобным также является механизм экзонизации интронов («exonization introns»), известный в отношении Alu-повторов, встраивающихся в созревающую пре-мРНК некоторых генов (Dagan et al., 2004). Разные повторяющиеся последовательности, общая доля которых составляет большую часть генома эукариот, интересны во многих отношениях. например, Alu-повторы, способны перемещаться в интрон/экзонное пространство и модифицировать функции генов (Dagan et al., 2004). Обратная транскрипция РНК-компонента теломеразы обеспечивает хромосомы тандемно повторяющимися теломерными повторами. В тандемно повторяющихся максикольцевых кинетопластных последовательностях некоторых простейших (Trypanoplasma borreli, др.) локализуются ответственные за редактирование пре-мРНК загадочные gRNAs-гены (Simpson Эффективность 1999). и специфичность сплайсосом часто связывают с ди-, тетра-, пента-, гекса-, а также 74-х нуклеотидными повторами (Scharl et. al., 1999). В повторяющихся последовательностях т.н. «мусорной» ДНК человека (Тарантул 2003) обнаруживают до 99% изменчивых сайтов (из общего числа их в 3 млн.). Роль повторяющихся последовательностей в экспрессии генома постепенно пересматривается. Не исключено, что одним из вероятных сайтов первичной локализации («депо») НЭ могут оказаться некоторые из них. Консенсусные варианты повторов могут формироваться из сходных, но не тождественных НЭ. В свою очередь эволюция многих генов, в частности snRNAs/snoRNAs-генов, содержащихся в повторах и интронах белок- кодирующих генов, как и функции соответствующих snRNPs, могут быть динамически связаны с воспроизводством консенсусных вариантов повторов. Представления о возможной связи эволюции генетического кода, коэволюции белковых и нуклеиновых повторяющиеся компонент последовательности) клетки и (включая rT-подобного интроны механизма и уже существуют (Biro 2004). При встраивании НЭ в РНК мы имеем случай РНК- или РНК-/белкового видов полиморфизмов. функциональную При значимость этом возможна внесенных быстрая модификаций проверка на (схема 2). Функциональная востребованность модифицированных белковых версий может обеспечить предпочтительный синтез соответствующих транскриптов. Также проверяется функциональная значимость модификаций и в нетранслируемых РНК: рРНК, тРНК, других. Вероятность ретротранскрипции модифицированных целых (больших частей) транскриптов и последующей их интеграции в ДНК-геном не равна нулю, хотя и не велика после обратного сплайсинга некоторых митохондриальных интронов I группы грибов. Более того, считают вероятным и последующий горизонтальный перенос интронов между клетками и целыми организмами (Lambowitz et.al., 1999). Сочетание взаимодействий на РНК-(сначала)- и ДНК-(позднее) уровнях, в частности, показано для активационно-индуцируемой в герминативных центрах лимфоцитов Zn2+-зависимой AID-цитидиндезаминазы (соответствует схеме 2). Цитидиндезаминаза AID, но не Apobec-1, активна при формировании соматических гипермутаций (SHM), генных конверсий и класс- переключающих рекомбинаций (CSR) в иммуноглобулинах активированных Влимфоцитов и фибробластов, а также в некоторых других генах и клетках (Eto et. al., 2003). Хотя, при сверхэкспрессии в E.coli, оба фермента (родственные члены семейства РНК-редактирующих цитидиндезаминаз) индуцировали ДНКмутации. AID-фермент способен как редактировать РНК, так и модифицировать ДНК иммуноглобулинов (ДНК-редактирующая модель). Транскрипт редактируется в области якорной UGAUCAGUAUA последовательности, а модификация ДНК – в области горячей точки мутабельного GACTAGTAT-наномера. Между этими последовательностями есть связь: часть наномера, ACTAGT-гексануклеотид, комплементарна вышеназванной якорной последовательности и одновременно является частью ДНК-варианта этой последовательности (Kinochita and Honjo, 2001; Jacobs and Bross, 2001; Muramutsu et al., 1999; Foster et al., 1999; Liu et al., 1997; Дейчман и др., 2005). Видимо для каждой из двух ДНК-нитей есть возможность ДНКмодификации. Также модифицирующее действие AID-фермента предполагают в отношении гомологичного IgV-генам gp120-кодирующей области env-гена гипермутирующего HIV-1 вируса (Suslov, 2004). Гипермутации HIV-1 в хронически инфицируемых клеточных культурах предпочтительно связывают либо с C→U изменениями при редактировании РНК (Bourara et. al., 2000), либо с низкой точностью обратной транскрипции (Berkhout et. al., 2001) длительно селецируемого вируса. Таким образом, гипотетические вПОТ/ВНП-передача механизмы, вероятно, могут реализоваться тремя путями (схема 2). Первый – только на РНК-уровне: формируются РНК-, или РНК- и белковый виды полиморфизмов. Второй: только на ДНК-уровне. При формировании генетического полиморфизма путь НЭ (его консенсусного варианта) может лежать через попадание его сначала в повторяющиеся последовательности, гены низкомолекулярной РНК (включая микро-РНК, малых интерферирующих РНК, др.) и/или, позднее, в интрон/экзонное пространство комплементарных основной или отстающей нитей асимметрично реплицирующейся ДНК. В частности, с участием микро-РНК регулируется экспрессия многих генов, транскрипционных факторов и соответствующих генных сетей (Shivdasani 2006). В свою очередь, НЭ-ты, возможно, могут принимать участие как в образовании микро-РНК-генов (за эволюционный период) и экспрессии их, так и в конкуренции с микро-РНК за связывание с 3'-областями соответствующих мРНК-мишеней (при ингибировании/блокировании трансляции, РНК- деградации). Хотя для разных участков генома (кодирующих, некодирующих), генов (иммуноглобулинов, «домашнего хозяйства», др.), и клеток (соматических тканей, герминативных, лимфоцитов) пути и скорости сайтспецифического закрепления НЭ могут не совпадать. За эволюционно значимый период, однако, вероятнее сочетание обоих путей, с потенциальным формированием всех трех видов полиморфизмов (схема 2). Для взаимодействующих компонент различных генетических систем Возможная связь гипотетических механизмов с некоторыми механизмами экспрессии генов/геномов и Гипервар-ть и совмест биологическими процессами Микроэволюц ? Эвол геномов, адаптац (точ мутац структ генов, блочн перестр; скорее для внутривид изм-й; (вПОТ (НЭ «снизу») + ВНП-передача). Механизмы экспрессии генов. эвол клет/вир фрагм геномов (норма/патол; программир перебор вар-в) Макроэволюцюц? (точ мутац регул генов, круп блоч перестр генома/хромос, горизонт перенос, др. (экосист биосферы: нов таксоны → нов виды). (Возм «пересеч» путей «снизу»/«сверху»: вПОТ+ГЧОС-систем (синхр ВНП-перед разл биол видам) . Экология, Биоразнообр, Пищев цепочки. Редактир РНК: испол днРНК-матр: «гид»РНК, А→И, Ц→ У. Эфф-ты: сплайсг, усил гфоб/консер бел, сдвиг рамки, унифик генов, антивир защит , измен в стоп/старт/ /смысл кодон, и др. Механиз меж- геномной Гипотетические механизмы (вПОТ/ВНП-передачи, вПОТ/ГЧОС-система) (Яд,Мт,Хп), межкодов ретрансляции. Феногенотипич равновесие. Полиморфизм (на уров Бел, РНК, ДНК). Эпигенез . Генетическ и эпигенетическ Некодир экзоны белков часть генома (повторы; инт- аспекты патологии. роны; рРНК, тРНК, различ виды мал РНК, «гид»-РНК, др.) Синхр динамич поддержан консерва-ти в разл-х геномах (вПОТ+горизонт перен (=ГЧОС-система)). Формир ген кода/разнообр в его рамках (у совр фотосинтезир орга-в). Потенц измен в: «гид»РНК, разл мал РНК, повтор, интрон, экзон, рРНК, тРНК, сем-ве иммуноглобул-в (ВкР, ТкР, др). Нов соотн теор РНК-/РНП-/ДНК-/Белков-Миров (скрытая продолж эволюция олигостр-р). Взаим-е «Языки»:Элемент/Квазиэлем частц, АК/кодон (в составе эпитоп/НЭ компл «ретранслосомы»). СХЕМА №3. Схема 3 Возможная связь гипотетических механизмов с некоторыми механизмами экспрессии генов/геномов и биологическими процессами это требует, вероятно, нескольких раздельных по времени и месту действия этапов. Вряд ли эти этапы совпадают при индивидуальном развитии организма, филогенезе, а также при более сложных популяционных и межпопуляционных обменах генетически значимым материалом. Кроме того, все выше сказанное в отношении вПОТ/ВНП-передача/ГЧОС-система механизмов, вероятно, не исключает возможного эффективного (конкурентно согласованного) участия их в процессах микроэволюции геномов и макроэволюции организмов (Назаров 2005), связанных с вертикальным и горизонтальным способами передачи, накопления информации, и закрепления не генетической исключено, информации. Накопление вызывает количественно/качественные Схему отражающую превращения в самом геноме. В заключении приведем 3, возможности перспективного анализа предполагаемой связи гипотетических механизмов с группой известных/неизвестных процессов и механизмов экспрессии геномов (Дейчман 2007). Среди них есть, по крайней мере, следующие: формирование гипервариабельности/консервативности в олигонуклеотидных фрагментах геномов (включая кодирующую/некодирующую части геномов) у различных видов; редактирование РНК; формирование различных видов полиморфизмов (феногенотипического равновесия); формирования генетического кода и разнообразия в его рамках (включая межгеномную/межкодовую ретрансляции); генетических/эпигенетических изменений и патологий; процессов микроэволюции геномов и макроэволюции организмов. Автор выражает благодарность д.б.н Юриной Н.П., проф. Колбу В.А. и проф. Гвоздеву В.А. за ценные замечания и советы относительно статьи и на будущее. Ссылки: – – – – – – – – – – – – – – – – Альтштейн А.Д. Происхождение генетической системы: гипотеза прогенов // Молекул. Биол. – 1987. – Т.21. – Вып.2. – С.309-321. Альтштейн А.Д., Ефимов А.В. Физико-химическая основа происхождения генетического кода: стереохимический анализ взаимодействия аминокислот и нуклеотидов на основе гипотезы прогенов // Молекул. Биол. – 1988. – Т.22. – Вып.5. – С.1411-1428. Бишоп Д., Эмерсон С.У. Рабдовирусы и буньявирусы. Филдс Б.Н., Кнайп Д.М. (ред.). Вирусология: Пер. с англ. – М: Мир, 1989. – Том 2. – С.366-445. Герасименко Л.М, Жегалло Е.А, Жмур С.И., Розанов А.Ю., Хувер Р. Бактериальная палеонтология и исследования углистых хондритов. // Палеонтол. Ж. – 1999. – N4. – С. 10З-125. Дейчман А.М. Один из вариантов точечных мутаций, возможно, запускается поэпитопной обратной трансляцией. Гипотетическая концепция. // М.: Рукопись депонирована в ВИНИТИ. – 1993. – №1502-В93. – 56с. Дейчман А.М. Черный ящик генетического кода. // Химия и Жизнь. – 1994а. – №11. – с.28-33. Дейчман А.М. Вероятное формирование амино-нуклеинового соответствия (эпитопа) в хлоропластах фотосинтезирующих организмов под действием различных лучевых, полевых и физико-химических факторов биосферы. // 2-й съезд биофизиков России: Тез. Докл. – М. – авг. 1999. – Т.3. – С.778-779. Дейчман А.М. Редактирование РНК. // М.: Русаки. – 2001. – 131с. Дейчман А.М, Смирнов А.Ю. Новые гипотетические механизмы и многоуровневая адаптация клеток. // 3 Междунар. Конгресс: Слабые и сверхслабые излучения: Избранные труды. – СПб., – 2003, – С.79-83. Дейчман А.М, Цой В.Ч., Барышников А.Ю. Редактирование РНК. Гипотетические механизмы. М.: «Практическая Медицина», (www.medprint.ru), 2005 (in English 265 стр.; in Russian 302 стр.). Дейчман А.М. Гипотетические корневые механизмы метаболизма генома. // Интеллектуальный Форум «Открытая Дверь»: Материалы научно-творческой встречи. Федеральное Медико-Биологическое Агентство ФГУП НИИ ПММ – СПб. – 2007. – С.260-268. Зоркий П.М., Лубнина Е. Супрамолекулярная химия: возникновение, развитие, перспективы // Вестн. Моск. Ун-та. Сер.2: Химия. – 1999. – Т.40. – № 5. – С.45-46. Зоров Д.Б. Митохондриальный транспорт нуклеиновых кислот. Участие бензодиазепинового рецептора // Биохимия. – 1996. – Т.61. – Вып.7. – С.1320-1332. Кизель В.А. Физические причины асимметрии в живых системах. – М.: Наука, 1985. – С.52-55. Кольман Е. В. Лазерная стимуляция биологических объектов как процесс взаимодействия неравновесных открытых систем. Физика в биологии и медицине // Сб. трудов Второй Российской Конференции "Физика в биологии и медицине", Екатеринбург. – 2001 г. Корочкин Л.И. Биология индивидуального развития. – М.: Изд. МГУ, 2002. – 263с – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – Кузьмин Е.В., Зайцева Г.Н. Организация и экспрессия митохондриального генома. – Итоги Науки и Техники. – М.: ВИНИТИ, 1987. –Т.6. – С.15-55. Лима-де-Фариа A. Эволюция без отбора. Автоэволюция: форма и функция. М.: «Мир», 1991, 548 стр. Меклер Л.Б. О происхождении живых клеток: эволюция биологически значимых молекул – переход химической эволюции в биологическую // Ж. ВХО им. Менделеева. – 1980. –Т. ХХV. – N4. – С. 460-472. Назаров В.И. Эволюция не по Дарвину. – М.: КомКнига, 2005. – 519с. Одинцова М.С., Юрина Н.П. Редактирование РНК в хлоропластах и митохондриях растений // Физиология растений. – 2000. – Т.47. – С.307-320. Одинцова М.С., Юрина Н.П. Геном митохондрий протистов. // Генетика. – 2002. – Т.38. – №6. – С.773-778. Одинцова М.С., Юрина Н.П. Геном пластид высших растений и водорослей: структура и функция. // Молекулярная биология. – 2003. – Т.37 – №5. – С.1-16. Одинцова М.С., Юрина Н.П. (2005). Геномика и эволюция клеточных органелл. Генетика (Москва), 41 (9), стр. 1-12. Савинов А.Б. Биосистемология: системные основы теории эволюции и экологии. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета, 2006, 205с. Семёнов С.Н. Молекулярно-механическая модель функционирования и строения биологических мембран. Введение в квантовую фононную биологию мембран. – SciTecLibrary.ru – 2007. – (сайт http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/ pages/6013.html). Тарантул В.З. Геном человека. М.: «Языки славянской культуры», 2003, 390с. Федоров В.И. Принципы организации и функционирования живых систем. Ч.2. Управляющие системы организма. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003, 142с. Филиппович И.И., Ноздрина В.Н., Светелукин В.В., Опарин А.П. Изучение локализации транскрипционной и трансляционной систем в тонких структурах хлоропластов при гранообразовании. – Молекулярная генетика митохондрий (под ред. Нейфаха С.А., Трошина А.С.): – Л.: Наука, 1977. – С.11-20. Фролов В.А., Пухлянко В.П. (1989). Морфология митохондрий кардиомицетов в норме и патологии. М.: Университет Дружбы Народов, 142 стр. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология. // М.: Медицина. – 2000. – 432с. Хакен Х. Квантовая теория твердого тела. – М.: Наука, 1980. – С. 319-396. Чайковский Ю.В. Эволюция. – М.: Центр системных исследований (ИИЕТ РАН), 2003. – 472с. Чиркова Э.Н. Иммуноспецифичность волновой информации. // М.: Новый Центр. – 1999. – 303с. Шабалкин И.П., Шабалкин П.И., Ягубов А.С. Эволюция генетического алфавита и аминокислотного кода. Журнал Эволюционной биохимии и физиологии, 2003, 39 (5), стр. 488-494. Юрина Н.П., Одинцова М.С. Сравнительная характеристика структурной организации геномов хлоропластов и митохондрий растений. // Генетика. – 1998. – Т.34. – №1. – С.5-22. Ярилин А.А. Основы иммунологии. – М.: Медицина, 1999. – 608с. Alfonzo J.D., Blanc V., Estevez A.M., Rubic M.A., Simpson L. (1999). C to U editing of the anticodon of imported mitochondrial tRNA (Trp) allow decoding of the UGA stop codon in Leichmania tarentolae. EMBO J., 18 (24), 7056-7062. Altman S., Kirsebom L. (1999). Ribonuclease P. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 351-380. – – – – – – – – – – – – – – – – – – – Atkins J.F, Bock A., Matsufiji S. (1999). Dynamics of the genetic code. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 637-674. Bartel D.P. (1999). Re-creating an RNA Replicase. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y., 143163. Benner S.A., Burgstaller P., Battersby T.R. (1999). Did the RNA World Exploit an Expanded Genetic Alphabet? In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y., 163-183. Berkhout B., Das A.T., Beerens N. (2001). HIV-1 RNA editing, hypermutation, and error-prone reverse transcription. Science, 292 (5514), 7. Biro J.C. (2004). Seven fundamental, unsolved questions in molecular biology. Cooperative storage and bi-directional transfer of biological information by nucleic acids and proteins: an alternative to "central dogma". Med Hypotheses, 63 (6), 951962. Blanden R.V., Rothenfluh H.S., Zylstra P., Weiller J.F., Steele E.J. (1998). Signature of somatic hypermutation appears to be written into the germinal IgV segment repertoire. Immunol. Rev., 162, 117-132. Bourara K., Litvak S., Araya A. (2000). Generation of G-to-A and C-to-U changes in HIV-1 transcripts by RNA editing. Science, 289 (5484), 1564-6. Breaker RR. (2004). Natural and engineered nucleic acids as tools to explore biology. Nature, 432 (7019), 838-45. Burge C.B., Tuschl T., Sharp P.A. (1999). Splicing of precursors to mRNA by spliceosomes. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 525-560. Burkard M.E., Turner D.H., Tinoco I.J. (1999). The interactions that shape RNA structure. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 233-264. Burnet F. M. (1962). The Integrity of the Body. Publishing-House “Harvard University Press”, Cambridge, 180p. Butcher SE, Burke JM. (1994). A photo-cross-linkable tertiary structure motif found in functionally distinct RNA molecules is essential for catalytic function of the hairpin ribozyme. Biochemistry, 33 (4), 992-993. Cech T.R., Golden B.R. (1999). Building a catalytic active site using only RNA. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 321-351. Cook N.D. (1977). The case for reverse translation. J. Theor. Biol., 64, 113-135. Craig R. (1981). The theoretical possibility of reverse translation of proteins into genes. J. Theor. Biol., 88, 757-760. Dagan T., Sorek R., Sharon E., Ast G., and Graur D. (2004). Alu-Gene: a database of Alu-elements incorporated within protein-coding genes. Copyright 2004, Oxford University Press, 489-492. [Nucleic Acids Res., (Database issue): D489–D492 DOI: 10.1093/nar/gkh132]. Deichman A.M. (1994b). AIDS and Hypervariability: Hypothetical Mechanisms. In: Norrby E., Brown F., Chanok R.M., Ginsberg H.S. (Eds.), Vaccina-94, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y., 291-293. Deichman A.M. (1997). One Variant of Point Mutation is Possible Triggered by Reverse Translation of Individual Epitope: A Hypothetical Concept. Hematology Reviews: Soviet Medical Review (Section C), Harwood academic press, Gordon and Breach, 7 (3), 57-79. Di Giulio M., Medugno M. (1999a). Physicochemical optimization in the genetic code origin as the number of codified amino acids increases. J. Mol. Evol., 49 (1), 1-10. – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – Di Giulio M. (1999b). The non-monophyletic origin of the tRNA molecule. J. Theor. Biol., 197 (3), 403-414. Dyson F. Origins of Life (1985). Cambridge: Cambridge University Press, 125-127. Eto T., Kinoshita K., Yoshikawa K., Muramatsu M., Honjo T. (2003). RNA-editing cytidine deaminase Apobec-1 is unable to induce somatic hypermutation in mammalian cells. PNAS, 100 (22), 12895-12898. Feig A.L., Uhlenbeck O.C. (1999). The role of metal ions in RNA biochemistry. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 287-320. Forterre P.( 2001). Genomics and early cellular evolution. The origin of the DNA world. C. R. Acad. Sci III., 324 (12), 1067-1076. Foster S.J., Dorner T., Lipsky P.E. (1999). Somatic hypermutation of the VkJk rearrangements: targeting of RGYW motifs on both DNA strands and preferential selection of mutated codons within RGYW motifs. Europ. J. Immun., 29 (12), 40114021 Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (1999). In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1-687. Gilbert W., Souza S.J. (1999). Introns and the RNA World. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 221232. Grienenberger J.M. (1993). RNA-editing in plant organelles. In: Benne R. (Ed.) RNAediting: The alteration of protein coding sequences of RNA, Ser. Mol. Biol., Ellis Harwood Ltd. (London), 154-180. Herbert A., Rich A. (1999). RNA processing and the evolution of eukaryotes. Nat. Genet., 21 (3), 265-269. Herbert A., Wagner S., Nickerson, J.A. (2002). Induction of protein translation by ADAR1 within living cell nuclei is not dependent on RNA editing. Mol. Cell., 10 (5), 1235-1246 Issac R, Ham Y.W., Chmielewski J. (2001). The design of self-replicating helical peptides. Curr. Opin. Struct. Biol., 11 (4), 458-63. Jakobs H., Bross L. (1999). Towards an understanding of somatic hypermutation. Curr. Biol. Chem., 274 (26), 18470-18476. Jakobs H., Bross L. (2001). Towards an understanding of somatic hypermutation. Curr. Opin., 13 (2), 208-218. Jakubowski H. (1995). Proofreading in vivo. Editing of homocystein by amynoacyltRNA synthetase in Escherichia Coli. J. Biol. Chem., 270 (30), 17672-17673. Joyce G.F., Orgel L.E. (1999). Prospects for understanding the origin of the RNA World. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 49-79. Kennell J.C., Wang H., Lambowitz A.M. (1994). The Mauriceville plasmid of Neurospora spp. uses novel mechanisms for initiating reverse transcription in vivo. Mol. Cell. Biol., 14 (5), 3094-3107. Kinochita K., Honjo T. (2001). Linking class-switch recombination with somatic hypermutation. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol., 2 (7), 493-503. Lambowitz A.M., Caprara M.G., Zimmerly S., Perlman P.S. (1999). Group I and group II ribozyme as RNPs: clues to the past guides to the future. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Ed.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 451-486. Landweber L.F, Gilbert W. (1993). RNA-editing as a source of genetic variation. Nature, 363, 179-182. Lee D.H., Granja J.R, Martinez J.A., Severin K., Ghadri M.R. (1996). A selfreplicating peptide. Nature, 382 (6591), 525-528. – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – Li Y., Breaker R.R. (1999). Deoxyribozimes: new players in the ancient game biocatalysis. Curr. Opin. Struct. Biol., 9 (3), 315-323. Lim V., Venclovas C., Brimacombe R., Mitchell P., Muller F. (1992). How are tRNA arranged in the ribosome? An attempt to correlate the stereochemistry of the tRNAmRNA interaction with imposed by the ribosomal topography. Nucl. Acid. Res., 20 (11), 2627-2637. Liu M.M., Zhu M., Schartt M.D. (1997). Sequence dependent hypermutation of immunoglobulin heavy chain in cultured B-cells. PNAS, 94 (10), 5284-5289. Liu Y, Sen D. (2004). Light-regulated catalysis by an RNA-cleaving deoxyribozyme. J. Mol. Biol., 341 (4), 887-892. Lu B., Wilson R.K., Phreaner C.G., Mulligan R.M., Hanson X. (1996). Protein polymorphism generated by differential RNA editing of plant mitochondrial rps12 gene. Mol. Biol. Cell., 16 (4), 1543-1549. Maizels N., Weiner A.M. (1999). The genomic Tag Hypothesis: What molecular fossils tell us about of evolution of tRNA. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y., 79-81. McKay D.B., Wedekind J.E. (1999). Small ribozyme. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 265-286. Mekler L.B. (1967). Mechanism of biological memory. Nature, 215 (100), 481-484. Moore P.B. (1999). The RNA folding problem. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 381-402. Muramatsu M., Sankaranand V.S., Anant S., Sugai M., Kinochita K., Davidson N.O., Honjo T. (1999). Specific expression of activation-induced cytidine deaminase (AID), a novel member of the RNA-editing deaminase family in GCs B-cell. J. Biol. Chem., 274 (26), 18470-18476. Nashimoto M. (2001). The RNA/Protein Symmetry Hypothesis: Experimental Support for Reverse Translation of Primitive Proteins. J. Theor. Biol., 209, 181-187. Nelsestuen G.L. (1978). Amino Acid-Directed Nucleic Acid Synthesis. J. Mol. Evol., №11, 109-120. Noller H.F. (1999). On the origin of the ribosome: coevolution of subdomains. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 197-221. Noller H.F., Yusupov M., Yusupova G., Baucom A., Cate J. (2002). Translocation of tRNA during protein synthesis. FEBS Letters, 514 (1), 11-16. Odintsova M.S., Yurina N.P. (2006). Chloroplast genomic of land plant and algae. In: Giardi M.T., Piletska E.V. (Eds.), Biotechnological Applications of Photosynthetic Proteins: Biochips, Biosensors and Boidevices, Landes Bioscience/Eurekah. Com. Georgetown, Texas, USA, 72-88. Puglisi J.D., Williamson J.R. (1999). RNA interaction with small ligands and peptides. In: Gesteland, R.F., Cech, T.R., Atkins, J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 403-426. Reichert A.S., Morl M. (2000). Repair of tRNAs in metazoan mitochondria. Nucleic Acids Res., 28 (10), 2043-2048. Rode B.M. (1999). Peptides and the origin of life. Peptides, 20 (6), 773-86. Simpson L. (1999). RNA editing – an evolutionary perspective. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 585-608. Simpson L., Maslov D.A., Blum B. (1993). RNA editing in Liechmania mitochondria. In: Benne R. (Ed.), RNA editing. The alteration of protein coding sequences of RNA. Ellis Harwood Ltd. (London), 53-85. Shivdasani R.A. MicroRNAs: regulators of gene expression and cell differentiation. Blood 2006, 108 (12): 3646-53. – Spahn C.M., Remme J., Schafer M.A., Nierhaus K.H. (1996). Mutational analysis of two highly conserved UGG sequences of 23S rRNA from Escherichia coli. J. Biol. Chem., 271 (51), 32849-32856. – Steele E.J., Lindly R.A., Blanden R.V. (1998). Lamarck’s Signature. How retrogenes are chanding Darwin’s natural selection paradigm. Publishing-House “Allen and Unwin” (Canberra), Series frontiers of science (Paul Davies Ed.), 231. – Steitz T.A. (1999). RNA recognition by proteins. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 427-450. – Stuart K. (1998). RNA-editing: trypanosoma rewrite the genetic code. Verh. K. Acad. Geneeskd. Belg., 60 (1), 63-74. – Suslov K.V. (2004). Does AID aid AIDS? Immunol Lett., 91 (1), 1-2. – Trotta C.R., Abelson J. (1999). tRNA-splicing: an RNA add-on or an ancient reaction? In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 585-608. – Tsudzuki T., Wakasugi T., Sugiura M. (2001). Comparative analysis of RNA editing sites in higher plant chloroplast. J. Mol. Evol., 53 (4-5), 327-332. – Villegas J., Muller I., Arredondo J., Pinto R., Burzio L.O. (2002). A putative RNA editing from U to C in a mouse mitochondrial transcript. Nucl. Acid. Res., 30 (9), 1895901 – Wettstein D. (2001). Discovery of a protein required for photosynthetic membrane assembly. PNAS, 98 (7), 3633-3635. – Woese C.R. (1970). Codon recognition: the allosteric ribosome hypothesis. J. Theor. Biol., 26 (1), 83-88. – Woese C.R., Guptar R. (1981). Are archebacteria merely derived “prokaryotes”? Nature, 289 (5793), 95-96. – Woese C.R. (2000). Interpreting the universal phylogenetic tree. PNAS, 97 (15), 83928396. – Wolf J., Gerber A.P., Keller W. (2002). TadA, essential tRNA-specific adenosindeaminase from E.coli. EMBO J., 21 (14), 3841-3851. – Yang Y., Ballatori N., Smith H.C. (2002). ApoB mRNA editing and the reduction in synthesis and secretion of the atherogenic risk factor, apoB-100 can be effectively targeted through TAT-mediated transduction. Mol. Pharmacol., 61 (2), 269-276. – Yarus M., Illangasekare M. (1999). Aminoacyl-tRNA synthetase and self-acylating ribozyme. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 183-197. – Yu Y.T., Scharl E.S., Smith C.M., Steitz J.A. (1999). The growing world of small nuclear ribonucleoproteins. In: Gesteland R.F., Cech T.R., Atkins J.F. (Eds.), The RNA World, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 487-524. – Zaenger W. (1984). Principles of Nucleic Acid Structure. Publishing-House “SpringerVerlag”, New-York-Berlin-Heidelberg-Tokyo, 584p. – Zorova L.D., Krasnikov B.F., Kuzminova A.E., Polyakova I.A., Dobrov E.N., Zorov D.B. (2000). Virus-induced permeability transition in mitochondria. FEBS Letters, 466, 305-309.
