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Verificação e reparo de erros de DNA e RNA, evidências surpreendentes de design

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Otangelo



Verificação e reparo de erros de DNA e RNA, evidências surpreendentes de design

https://elohim.catsboard.com/t339-verificacao-e-reparo-de-erros-de-dna-e-rna-evidencias-surpreendentes-de-design

Em ingles, mais completo:
https://reasonandscience.catsboard.com/t2043-dna-and-rna-error-checking-and-repair-amazing-evidence-of-design

Manter a estabilidade genética de que um organismo necessita para sua sobrevivência requer não apenas um mecanismo extremamente preciso para replicar o DNA, mas também mecanismos para reparar as muitas lesões acidentais que ocorrem continuamente no DNA. É evidente que o mecanismo de reparo é essencial para a sobrevivência da célula. Não poderia ter evoluído depois que a vida surgiu, mas deve ter existido antes. O mecanismo é altamente complexo e elaborado, como consequência, a inferência do design é justificada e parece ser a melhor forma de explicar sua existência.

5ʹ => 3ʹ polimerização 1 em 100.000
3ʹ => 5ʹ revisão exonucleolítica 1 em 100
Reparo de incompatibilidade direcionada por cadeia 1 em 1000
Combinado 1 em 10.000.000.000

Jon Lieff MD: DNA Proofreading, Correcting Mutations during Replication, Cellullar Self Directed Engineering
Durante a replicação, os nucleotídeos, que compõem o DNA, são copiados. Quando a E. coli faz uma cópia de seu DNA, ela comete aproximadamente um erro para cada bilhão de novos nucleotídeos. Ele pode copiar cerca de 2.000 letras por segundo, terminando todo o processo de replicação em menos de uma hora. Em comparação com a engenharia humana, essa taxa de erro é incrivelmente baixa. A E. coli comete poucos erros porque o DNA é revisado de várias maneiras. Uma enzima, a DNA polimerase, se move ao longo das fitas de DNA para começar a copiar o código de cada fita. Esse processo tem uma taxa de erro de cerca de um em 100.000: bastante alta. Quando ocorre um erro, porém, a DNA polimerase detecta a irregularidade como uma distorção da estrutura do novo DNA e interrompe o que está fazendo. Como uma proteína pode sentir isso não está claro. Outras moléculas então vêm para consertar o erro, removendo a base de nucleotídeo errada e substituindo-a pela correta. Após a correção, a polimerase prossegue. Este mecanismo de correção aumenta a precisão de 100 a 1000 vezes.

Uma segunda rodada de revisão
Ainda existem alguns erros, no entanto, que escapam ao mecanismo anterior. Para esses, três outras proteínas complexas vão além da sequência de DNA recém-copiada. A primeira proteína, chamada MutS (para mutador), detecta uma distorção na forma da hélice do novo DNA e se liga à região com os nucleotídeos errados. A segunda proteína, MutL, sente que seu irmão S está ligado e traz uma terceira proteína e anexa as duas. A terceira molécula, na verdade, elimina o erro em ambos os lados. As três proteínas então marcam a seção incorreta com um grupo metil. Enquanto isso, outra fita parcial de DNA está sendo criada para a região em questão, e outro conjunto de proteínas corta a quantidade exata de DNA necessária para preencher a lacuna. Com a presença da peça errada e da peça correta recém-cunhada, outra proteína determina qual é a correta por meio da etiqueta de metila. Ou seja, o correto não tem a etiqueta de metila. Esta nova seção correta é então trazida e adicionada à fita de DNA original. Essa segunda revisão é em si mesma 99% eficiente e aumenta a precisão geral da replicação em mais 100 vezes.
 
Sensores Múltiplos
Existem vários lugares onde uma proteína “sente” o que precisa ser feito. A percepção do erro original como a de um computador não pode ser dirigida pelo DNA original. Claramente, existem outras fontes de tomada de decisão em uma célula. Embora o "controle de qualidade" do DNA seja extremamente complexo em E. coli, o mesmo processo é ainda mais complexo na célula humana. As células humanas contêm muitas polimerases diferentes e muitas outras enzimas para cortar e consertar erros. Existem até sistemas diferentes do tipo Mut que, junto com outras revisões, tornam a replicação do DNA humano incrivelmente precisa. Pesquisas muito recentes mostraram alguns dos mecanismos complexos da família MutL de moléculas de correção de mutação. Isso mostra que uma molécula de energia ATP estimula o processo pelo qual MutL corta o DNA em torno do erro. Existem duas ranhuras na molécula MutL, uma para ATP e outra para a fita de DNA. Quando o ATP se liga a MutL, ele muda a forma da proteína, o que permite que o corte ocorra. Em humanos, quando MutL não está funcionando corretamente, é conhecido por causar câncer.

Embora as mutações ajudem a determinar a variedade evolutiva, ainda não sabemos como esses controles de qualidade muito elaborados e em várias camadas surgiram e como eles são direcionados. É possível ao DNA dirigir sua própria edição? De alguma forma, esses processos sabem quais são as sequências de DNA apropriadas e quais não são.

Capacidades de reparo celular. 20
Em primeiro lugar, então, todas as células, desde as bactérias até o homem, possuem um conjunto verdadeiramente surpreendente de sistemas de reparo que servem para remover fontes acidentais e estocásticas de mutação. Vários níveis de mecanismos de revisão reconhecem e removem erros que ocorrem inevitavelmente durante a replicação do DNA. Esses sistemas de revisão são capazes de distinguir entre fitas recém-sintetizadas e parentais do DNA duplo

Otangelo



Detecção e reparo de erros durante a biogênese e maturação do ribossomo, tRNA's, aminoacil-tRNA sintetases e tradução: por acaso ou design?

https://reasonandscience.catsboard.com/t2984-error-check-and-repair-during-messengerrna-translation-in-the-ribosome-by-chance-or-design

O controle da taxa de erro e seus efeitos nos processos biológicos de transmissão de informações é um dos principais requisitos para se ter células vivas funcionais.
Ao falar sobre verificação de erros e reparo da tradução na célula, devemos considerar vários aspectos. Primeiro, para ter uma tradução funcional e sujeita a erros, os componentes envolvidos na tradução devem ser corretamente sintetizados na célula. Na tradução, o RNA mensageiro, o RNA de transferência, a aminoacil-tRNA sintetase e o ribossomo estão envolvidos. A maioria, senão todos, são cuidadosamente verificados os erros, reparados quando os erros são detectados ou descartados quando mal dobrados por meio de proteostase. 13
Em segundo lugar, o processo de tradução é um processo de várias etapas, e a verificação e o reparo de erros ocorrem ao longo do caminho. Eles serão listados da seguinte forma:

Erros durante a replicação do DNA são da ordem de ~ 10 ^ 8 e são mantidos neste nível extremamente baixo por um conjunto robusto de prevenção de erros, mecanismos de correção e reparo 12 A síntese de proteínas oferece a maior oportunidade para erros, com eventos de tradução incorreta ocorrendo rotineiramente em uma frequência de ~ 1 por 10.000 códons de mRNA traduzidos. O ribossomo deve selecionar os RNAs de transferência de aminoacil (aa-tRNAs) corretos de um grande conjunto de substratos quase cognatos rápido o suficiente para sustentar uma taxa de alongamento de 10-20 aminoácidos por segundo !!.
 Processos de revisão e edição são usados ​​em toda a síntese de proteínas para garantir uma tradução fiel da informação genética. A maturação de tRNAs e mRNAs é monitorada, assim como a identidade dos aminoácidos anexados aos tRNAs. A precisão é ainda melhorada durante a seleção de aminoacil-tRNAs no ribossomo e seu pareamento de base com o mRNA.

Biogênese de ribossomos: mecanismos de controle de qualidade devem estar disponíveis para pesquisar ribossomos nascentes e garantir sua funcionalidade.
Pontos de verificação quirais durante a biossíntese de proteínas, o ribossomo atua como "pontos de verificação quirais" ligando-se preferencialmente a L-aminoácidos ou L-aminoacil-tRNAs, excluindo assim os D-aminoácidos 11
Se o tRNA misaminoacilado for entregue com sucesso ao ribossomo, uma revisão adicional ocorre dentro do local A do ribossomo com base na posição e afinidade do aa-tRNA
As interações ribossomais com sequências específicas de tRNA adicionais e modificações facilitam a seleção precisa de aa-tRNAs com base na discriminação cinética durante o estágio de seleção inicial e subsequente estágio de revisão.

Regulação da tradução do mRNA por quase 100 modificações epigenéticas do tRNA. Foi comprovado que os detalhes mais sutis nesse tipo de regulação diferem entre organismos procarióticos e eucarióticos. (LUCA olá ?? !! 10)

Monitoramento da estrutura do tRNA: a exportação de tRNAs defeituosos ou imaturos é evitada pelo monitoramento da estrutura e da função dos tRNAs no núcleo, e apenas tRNAs com extremidades 5 ′ e 3 ′ maduras são exportados. 6
Controle de qualidade da síntese de tRNA: RTD e outros mecanismos que degradam tRNAs de levedura madura hipomodificada ou mutada servem como um sistema de vigilância para eliminar moléculas de tRNA que têm nucleosídeos ou conformações incorretas

Minimização de erro de aminoacil-tRNA sintetase por ligação preferencial dos aminoácidos corretos e edição seletiva e revisão de aminoácidos quase cognatos
Aminoacil-tRNA sintetase Edição pré-transferência: A edição pré-transferência foi descrita nos aaRSs de classe I e II e ocorre após a síntese de aa-AMP, mas antes da porção aminoacil ser transferida para o tRNA. 9
Aminoacil-tRNA sintetase Edição pós-transferência: A edição pós-transferência ocorre após a transferência do aminoácido para o tRNA e envolve a hidrólise da ligação éster, em um domínio separado do sítio ativo.
Fatores de edição da aminoacil-tRNA sintetase: Outro componente importante da maquinaria de controle de qualidade da tradução é a família de transedição, proteínas independentes que não são sintetases, mas são, em alguns casos, homólogas aos domínios de edição de tais enzimas. O papel desses fatores de transedição é limpar o tRNA misacylated antes que ele atinja o ribossomo, agindo como pontos de verificação adicionais para garantir a fidelidade.
As aminoacil-tRNA sintetases (aaRSs), hidrolisam seletivamente (reação química na qual uma molécula de água rompe uma ou mais ligações químicas) aminoácidos não cognatos ativados incorretamente e / ou tRNAs misaminoacilados. 12
Além da ativação incorreta de aminoácidos proteinogênicos codificados geneticamente (GPAs), as células também encontram aminoácidos não proteinogênicos (NPAs) ambientalmente ou como subprodutos metabólicos e devem discriminar esses substratos para evitar o uso aberrante na síntese de proteínas.

Esta é uma lista de onze mecanismos diferentes de verificação e reparo de erros durante a tradução. Considere que a vida não pode começar, a menos que esses mecanismos estejam totalmente instalados e operacionais. Considere também que todo esse mecanismo é um pré-requisito para que as células vivas dêem início à vida. Sua origem não pode ser explicada pela evolução. As alternativas são todos esses mecanismos hipercomplexos de verificação e reparo de erros essenciais à vida surgidos por um acidente fortuito, espontaneamente por meio da auto-organização por coincidência estocástica não guiada, eventos naturais que se transformaram em auto-organização de uma maneira ordenada sem direção externa, químico não biológico , processos cinéticos puramente físico-dinâmicos e reações influenciadas por parâmetros ambientais, ou através da intervenção direta, força criativa e atividade de uma agência inteligente, um criador poderoso. Qual dos dois faz mais sentido?

1. https://www.pnas.org/content/113/12/3311
2. https://sci-hub.tw/https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.micro.091208.073210
2. https://elifesciences.org/articles/54898
3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2570319/
4. https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008017
5. https://www.labome.com/method/Aminoacyl-tRNA-Synthetases.html
6. https://sci-hub.tw/https://science.sciencemag.org/content/282/5396/2082?ijkey=ace41d59cbf20b8ca66e9a068342b45398645b9b&keytype2=tf_ipsecsha
7. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3640646/
8. Mecanismos de controle de qualidade durante a tradução
9. https://rnajournal.cshlp.org/content/early/2020/04/17/rna.071720.119.full.pdf
10. https://en.wikipedia.org/wiki/Translational_regulation
11. https://www.jbc.org/content/early/2019/10/07/jbc.REV119.008166.full.pdf
12. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5697424/
13. https://en.wikipedia.org/wiki/Proteostasis

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