看看最近的文章

摘要

[GADV]-蛋白质世界假说或关于生命起源的GADV假说是通过研究一个全新的(EntNew)基因是如何在现存的微生物中产生的而得到的。因此，GADV假说与当前地球上EntNew基因/蛋白的产生密切相关。在这篇短文中，我将介绍在富含gc的微生物中产生的EntNew蛋白应用于医学或临床研究的可能策略。

介绍

我提出了生命起源的[GADV]-蛋白质世界假说或GADV假说，认为生命起源于[GADV]-蛋白质世界，是由[GADV]-蛋白质或[GADV]-多肽聚集体的伪复制形成的[1-3]，而不是来自RNA世界[4]。[GADV]表示四种氨基酸，Gly [G]、Ala [A]、Asp [D]和Val [V]。

对生命起源的研究无疑属于基础研究之一。因此，许多人可能会认为，研究所得的结果不能应用于医学或临床研究等应用科学。然而，众所周知，通过分子生物学和蛋白质化学等基础研究获得的知识，人们已经很好地了解了许多遗传疾病的原因(例如，参见参考文献No. 5)。[5])。然后，我将在这篇短文中介绍一个想法，关于通过生命起源研究获得的一个结果，或GC-NSF(a)关于基因起源的假设[6,7]，如何应用于临床研究，实际上是用于药物的合成，可以用于医学治疗，也可以用于治疗引起疾病的蛋白质。

GADV假说是如何得到的?

我的生命起源研究是从一项研究开始的，目的是了解一个以前不存在的全新(EntNew)基因是如何形成的[1-3]。因此，我从一开始就没有打算解开生命起源之谜。并且，我幸运地得出了一个想法，即关于EntNew基因起源的GC-NSF(a)假说，认为EntNew基因是由不富含at但富含gc的微生物基因[6,7]的反义链(NSF(a))上的不间断框架产生的(图1)。

图1(一)。这一进展，我得出了GADV假说。本研究从寻找全新(EntNew)基因/蛋白领域开始，提出了GC-NSF(a)假说，认为EntNew基因是由富gc基因反义序列上的不间断框架形成的。我先后达成了gnc - sns原始遗传密码假说，引发了GADV假说的发现。这三个假设都是基于蛋白0得到的^th顺序结构。粗体白色箭头表示研究方向。图1 (B)从GADV假说推导出生命的出现和现代生命系统的演化过程。生命的出现是由[GADV]-蛋白质世界的形成而建立的，在这个世界中产生了核苷酸和寡核苷酸。生命在必要数量的(GNC)之后出现_n基因和[GADV]-蛋白形成。粗体白色箭头表示从[GADV]-蛋白质世界到现代基因/蛋白质的进化过程方向。黑色粗体箭头表示一个推断的时间点，即第一个生命出现的时间点。

我先后证实了高GC-rich基因(65~70%)及其GC-NSF(a)序列的三个密码子位置的碱基组成大致为SNS或[(G/C)N(C/G)][1-3,6]，计算机生成的编码10个氨基酸的SNS编码满足6个条件(疏水/亲水性、a(α)-螺旋、b(β)-片状和匝状/线圈成形性)。酸性氨基酸组成和碱性氨基酸组成)，当第一个密码子位置的G和C的组成分别约为55%和45%，当第二个密码子位置的四个碱基各约为四分之一时。基于事实，我提出了SNS原始遗传密码假说[8](图1)。

此外，我认为SNS密码仍然太复杂，不可能是最原始的遗传密码，因为该密码由16个密码子和10个氨基酸组成。然后，我搜索了比SNS代码更简单的代码，发现GNC代码编码的[GADV]-蛋白质满足四个条件(疏水性/亲水性，a(α)-螺旋，b(β)-片状和旋转/线圈成形性)，当蛋白质中含有大约等量的[GADV]-氨基酸时。因此，我们得到GNC-SNS原始遗传密码假说(图1 (A))[9]。

如果GNC密码是第一个遗传密码，那么在原始地球上用于产生功能性水溶性球形蛋白质的最简单的氨基酸集应该是[GADV]-氨基酸。考虑到这些，我在大约15年前提出了关于生命起源的GADV假说(图1(A))，认为生命起源于[GADV]-蛋白质世界，是由[GADV]-蛋白质的伪复制形成的(图1(B))[1-3]。

EntNew基因/蛋白是如何产生的?

众所周知，同源基因/蛋白是由原存在基因的义链上的基因序列经过重复形成的。这一观点由S. Ohno作为基因复制理论提出[10]。相反，30年前，人们完全不知道新的基因/蛋白质是如何产生的。然而，我现在认为EntNew基因/蛋白是由(GNC)产生的。_n(SNS)_n(GNC)反义链上的GC-NSF(a)序列_n(SNS)_n以及GNC、SNS和通用遗传密码时代的富gc基因(图1(B))[3]。请注意(GNC)_n和(SNS)_n序列中gc含量也很高，约为83%。

生命起源研究或GADV假说在医学治疗中的可能应用。

接下来，我想就GADV假说研究中获得的知识如何应用于临床研究提供一个新的策略[图2]。

图2。形成新的同源和全新的(EntNew)基因/蛋白质。S. Ohno[10]提出的基因复制是由亲本基因的义序列产生新的同源基因/蛋白。另一方面，根据笔者提出的GC-NSF(a)假说[6,7]，新的基因/蛋白也是在基因复制后从富gc基因(GC-NSF(a))反义链上的不间断框架中产生的。未成熟蛋白表面的波纹线和细线表明蛋白质具有柔性结构。大写字母P和小的斜体字母P分别表示具有足够高的转录起始活性的启动子和具有低起始功能的隐启动子。

现存生物体中使用的蛋白质功能扩展到非常广泛的范围，这很容易理解，因为已经发现了生活在极端环境下的生物体，例如在极高或极低的温度下，以及在高酸性或碱性条件下。在这种极端条件下生存所必需的新基因/蛋白质的产生，可能使这些生物有可能适应各自的环境。此外，仅由100个氨基酸残基组成的小蛋白质的氨基酸序列多样性达到20^{One hundred.}= ~ 10¹³⁰。这意味着有很多可能性创造出具有新功能的新蛋白质，这种蛋白质在目前地球上的任何生物中都没有使用过。

然后，我将提供一个新的策略与EntNew基因/蛋白如下。第一种是利用根据GC-NSF(a)假说产生的EntNew酶对毒素进行二聚化或降解(图3(a))来解毒。这种EntNew酶可以通过在含有一定量毒素的培养基中反复培养，在携带富含GC的基因组的细菌中产生，例如铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa，基因组GC含量= ~67%)。第二种方法是通过毒性蛋白与EntNew蛋白之间形成复合物或用EntNew蛋白降解蛋白质来解毒致病蛋白，如图3(B)所示。

图3。用新的酶或蛋白质来解毒有毒化合物(a)和引起疾病的蛋白质(B)的可能策略。这种酶或蛋白质可以在携带富含gc的基因组的细菌中产生，通过在含有有限量毒素或蛋白质的培养基中反复培养细菌。原因是，如果细胞中产生了新的解毒酶或蛋白质，细菌的生长速度就会比以前更快。

在这个简短的说明中只给出了EntNew蛋白(酶)在医学治疗中的应用的简单例子。而根据GC-NSF(a)假说产生的EntNew蛋白，由于其氨基酸序列多样性非常广泛，可达~10个，可应用于新药合成、有机污染物净化、化工等诸多领域¹³⁰如前所述，以便在必要时可以创造出具有新型催化活性的有用蛋白质。

致谢

我非常感谢Tadashi Oishi (g&l Kyosei研究所，奈良女子大学名誉教授)在我关于生命起源的GADV假说的研究过程中给予的鼓励。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

参考文献

1. 基因、遗传密码、蛋白质和生命的起源:从GNC-SNS原始遗传密码假说对生命系统的综合看法。J Biosci27日:165 - 186。(Crossref)
2. Ikehara K(2005)生命出现的可能步骤:[GADV]-蛋白质世界假说。化学矩形5: 107 - 118。
3. Ikehara K(2016)“关于生命起源的GADV假说-生命以这种方式出现-”LAPLAMBERT学术出版社，萨尔布吕肯，德国。
4. 吉尔伯特(1986)RNA世界。自然319: 618。
5. IkeharaK(2011)遗传疾病研究进展。InTech-Open Access Publisher, Rijeka, Croatia。
6. Ikehara K, Amada F, Yoshida S,Mikata Y, Tanaka A(1996)新生细菌基因的可能起源:信号?反义链上富gc不间断框架的突变。核酸类24: 4249 - 4255。
7. Ikehara K(2003)基因进化的模拟:基因起源的GC-NSF(a)假说的证据。Origino万岁31日:201 - 215。
8. 池原K，吉田2021版权OAT。基因密码版权所有。Origino万岁26日:301 - 310。
9. 池原K, Omori Y, Arai R, Hirose A(2002)遗传密码起源的新理论:GNC-SNS假说。J MolEvol54: 530 - 538。(Crossref)
10. 大野S(1970)“基因复制的进化”。施普林格，海德堡，德国。