Форум неоцена

...а точнее, предмет, ею изучаемый. Началось всё с желания Меха каждому проекту дать что-то особое в плане наследственной передачи информации и моего любопытства и патологического везения по части сбора сведений. Если конкретно, с предложения закинуть уж не помню на какой проект левозакрученную ДНК. Я этому решительно воспротивился, т. к. последняя слишком подвержена мутациям и... Короче, как найду журнал, выложу. Так, о чём это я? А... Продолжение объявилось здесь. Я, по обыкновению подстрекаемый желанием знать всякие уникальные штуки, уже разведал тогда о нуклеозидных антибиотиках и инозине, а также о метилированной ДНК, что я и вывалил. Кроме того, я к тому времени знал структуры многих коферментов и стал кое о чём догадываться, но придержал свои предположения(некоторые из которых уже нашли своё подтверждение - я порой сам поражаюсь своей интуиции. А может, это провидение? Склоняюсь ко второму варианту). Ну, в общем, историю вопроса вы теперь знаете.

Скрытый текст

Из веществ, способных кодировать информацию о белках, мы знаем только нуклеиновые кислоты. Ещё возможно другие белки, но не факт. Итак, нуклеиновые кислоты(НК). Как они могут различаться?
1. По мономерам(нуклеотидам):
Мономеры НК называются нуклеотидами. Они делятся на четыре группы - пуриновые, пиримидиновые, птеридиновые и пиразиновые.
а) Пуриновые.
[img]

[/img]
То, что вы видите - пурин. Вещество, давшее название одной из групп нуклеотидов.
[img]

[/img]
На этой картинке довольно полный перечень пуриновых нуклеотидов. Их названия:
А - аденин(комплементарен T, U, Y, E, V, Х, dX, H, О, эпсилон, лямбда, сигма, фи), образует 2 водородных связи.
G - гуанин(C, pC), 3 связи.
X - ксантин(A, dA, pA, D*, K*, альфа, гамма*, дзета, кси*), 2 связи.
H - гипоксантин(A, dA, pA, альфа, дзета), 2 связи.
iH - изогипоксантин(P, ipA, бета, ню), 2 связи.
D - диаминопурин(T, U, Y, E, V, Х, dX, О, лямбда, фи), 3 связи.
P - аминопурин(iH, T, U, Y, E, V, Х, dX, О, эта, лямбда, фи. хи), 2 связи. Он, кстати, умеет флуоресцировать.
dA - деазааденин(T, U, Y, E, V, Х, dX, H, О, эпсилон, лямбда, сигма, фи), 2 связи.
dX - деазаксантин(A, dA, pA, D*, K*, альфа, гамма*, дзета, кси*), 2 связи.
Здесь прервусь. Два последних нуклеотида, по сути, не пуриновые, а пирролпиримидиновые. Однако, так как они получаются заменой всего одного атома, который роли не играет, их принято относить к пуринам. Поехали дальше:
iG - изогуанин(iC, piC), 3 связи.
рiC - псевдоизоцитозин(iG, F, Z, мю. пи), 3 связи.
рС - псевдоцитозин(G, дельта, омега), 3 связи.
б) Пиримидиновые.

А это - пиримидин.
[img]

[/img]
Се есмь аналогичный перечень для пиримидиновых нуклеотидов. Названия:
Т - тимин(A, dA, pA, P, D*, K*, альфа, бета, гамма*, дзета, ню, кси*), 2 связи.
С - цитозин(G, дельта, омега), 3 связи.
U - урацил(A, dA, pA, P, D*, K*, альфа, бета, гамма*, дзета, ню, кси*), 2 связи.
Y - псевдоуридин(A, dA, pA, P, D*, K*, альфа, бета, гамма*, дзета, ню, кси*), 2 связи.
К - диаминопиримидин(T, U, Y, E, V, Х, dX, О, лямбда, фи), 2 связи.
Е - дигидроуридин (A, dA, pA, P, D*, K*, альфа, бета, гамма*, дзета, ню, кси*), 2 связи.
V - дигидроксиуридин(A, dA, pA, P, D*, K*, альфа, бета, гамма*, дзета, ню, кси*), 2 связи.
F - аминоуридин(pC, piC), 3 связи.
Z - нитроаминоуридин(pC, piC), 3 связи.
iC - изоцитозин(iG, мю, пи), 3 связи.
pA - псевдоаденин(T, U, Y, E, V, Х, dX, H, О, эпсилон, лямбда, сигма, фи), 2 связи.
ipA - изопсевдоаденин(iH, эта, хи), 2 связи.
Те пиримидиновые нуклеотиды у которых свободен 5'-ый атом углерода, могут быть по нему галогенированы и благодаря этому в процессе облучения длинноволновым УФ-светом, они генерируют свободнорадикальные интермедиаты и, соответственно, повреждают НК, в которой находятся.
в) Птеридиновые.
[img]

[/img]
Птеридин собственной персоной.
[img]

[/img]
Обозначения и названия**:
Альфа - птерин(T, U, Y, E, V, Х, dX, H, О, эпсилон, лямбда, сигма, фи), 2 связи.
Бета - изоптерин(iH, T, U, Y, E, V, Х, dX, О, эта, лямбда, фи, хи), 2 связи.
Гамма - кетоптерин(T, U, Y, E, V, Х, dX, О, лямбда, фи), 3 связи.
Дельта - гуаноптерин(C, pC), 3 связи.
Эпсилон - гипоксантоптерин(A, dA, pA, альфа, дзета), 2 связи.
Эта - изогипоксантоптерин(P, ipA, бета, ню), 2 связи.
Лямбда - ксантоптерин(A, dA, pA, D*, K*, альфа, гамма*, дзета, кси*), 2 связи.
Мю - изогуаноптерин(iC, piC), 3 связи.
Все птеридиновые нуклеотиды флуоресцируют.
г) Пиразиновые.
[img]

[/img]
А вот и пиразин.

Обозначения и названия:
Дзета - аминопиразин(T, U, Y, E, V, Х, dX, H, О, эпсилон, лямбда, сигма, фи), 2 связи.
Ню - изоаминопиразин(iH, T, U, Y, E, V, Х, dX, О, эта, лямбда, фи. хи), 2 связи.
Кси - диаминопиразин(T, U, Y, E, V, Х, dX, О, лямбда, фи), 3 связи.
Пи - аминопиразинон(iC, piC), 3 связи.
Сигма - изопиразинон(A, dA, pA, альфа, дзета), 2 связи.
Фи - ксантопиразин***(A, dA, pA, D*, K*, альфа, гамма*, дзета, кси*), 2 связи.
Хи - пиразинон(P, ipA, бета, ню), 2 связи.
Омега - изоаминопиразинон(C, pC), 3 связи.

Пожалуй, добавлю ещё, что роль нуклеотида может выполнять оротовая кислота [img]

[/img]
Она являеттся предшественником пиримидиновых нуклеотидов(то есть, они из неё синтезируются), так что не советую её использовать. Но если что...
О - оротовая кислота(A, dA, pA, P, D*, K*, альфа, бета, гамма*, дзета, ню, кси*), 2 связи.

* - образует не 2, а 3 связи.
** - все названия, кроме "птерин", "изоптерин", и "кетоптерин", придуманы мной.
*** - это название также полёт моей фантазии.

P.S. В списке комплементарности не учитываются неоднозначные, хугстиновские и самокомплементарные пары оснований.

2. По скелету:
Сами цепочки тоже могут состоять из разных структурных элементов. Собственно, это почти ни на что, кроме длины шага, не влияет, но для тонких настроек... Эти элементы относятся к четырём классам: спирты, тетрозы, пентозы и гетероциклические соединения.
а) Алкоголь-нуклеиновые кислоты(ГНК, РиНК, СНК).
Это кислоты, цепочки которых образуются спиртами. Они наиболее устойчивы химически и термически, лучше растворимы в воде.
[img]

[/img]
Это глицерин - мономер скелетной цепочки ГНК(гликоль-нуклеиновой кислоты). ГНК использовать не советую, из-за крайне дубинной репликации и хреновенькой способности образовывать комплексы с другими нуклеиновыми кислотами. Иногда к ней применяют странный эпитет "ациклическая".

[img]

[/img]
А это рибит - аналогичный мономер РиНК(рибит-нуклеиновой кислоты) Можно использовать вместо РНК.

[img]

[/img]
Наблюдаемый Вами шестиатомный спирт - сорбит - мономер СНК(сорбит-нуклеиновой кислоты). С натяжечкой можно использовать, как замену ДНК, ибо способность комплексоваться с РНК и РиНК у СНК меньше.

б) Тетрозонуклеиновые кислоты(ТНК, ЭНК).

[img]

[/img]
Это треоза. ТНК - в принципе, полный аналог РНК.

[img]

[/img]
А это эритроза. Тут непонятка - точно известно, что существуют нуклеотиды с ней, но я не находил упоминаний собственно ЭНК. В теории, должна быть.

в) Пентозонуклеиновые кислоты(РНК, ДНК, АНК, дАНК, КНК, дКНК, ЛНК).

[img]

[/img]
Это рибоза. Ну, что сказать... РНК - классика жанра.

[img]

[/img]
Дезоксирибоза. ДНК - такая же классика, как и РНК. Кстати, если вы сравните формулы рибозы и дезоксирибозы, смысл приставки "дезокси" вам станет понятен наглядно.

[img]

[/img]
Арабиноза. Как и большинство остальных нуклеиновых кислот, АНК лучше всего комплексуется со своей дезоксипарой - дАНК.

[img]

[/img]
Дезоксиарабиноза. См. "Арабиноза"

[img]

[/img]
А это ксилоза. Очень распространённый моносахарид. На английском, КНК - XNA, как и вообще все нестандартные нуклеиновые(ксенонуклеиновые) кислоты. Не путать. Лучше всего комплексуется с дКНК.

[img]

[/img]
Угадайте с трёх раз, что это. Да, верно, это дезоксиксилоза. Мономер скелета дКНК. Лучший комплекс образует с КНК.

[img]

[/img]
Здесь тоже непонятка. Перед вами ликсоза. Я достоверно знаю, что с ней есть олигонуклеотиды - коротенькие-коротенькие цепи ЛНК. Насчёт длинных ничего не скажу. Лучше всего ЛНК комплексуется, внезапно, с ТНК. Ну, и с дКНК тоже неплохо.
P.S. Пентозонуклеиновые кислоты(как, к слову, и тетрозонуклеиновые) в чистом виде неустойчивы и под действием температуры либо любого другого разрушающего фактора быстро распадаются на отдельные нуклеотиды.

г) Гетероциклонуклеиновые кислоты(МНК, ОНК).

[img]

[/img]
Всё гениальное просто. Се есмь морфолин. МНК(она же "Морфолино") - довольно неустойчива, но это не катастрофично. Лучше всего связывается с РНК и ДНК. Так хорошо, что потом не отдерёшь. Адекватно связывается с ОНК.

[img]

[/img]
Фуф, всё, конец! Последний участник парада - оксепан. По свойствам, ОНК очень похожа на МНК, с ней и комплексуется удобней всего. В паре ОНК/МНК ОНК будет играть роль ДНК, а МНК - РНК.

в) Пептидонуклеиновые кислоты(ПНК).

[img]

[/img]
ПНК, в общем-то, не НК. Они вообще не К. Не кислоты, в смысле. Это нейтральные линейные полимеры(полиамиды) N-(2-аминоэтил)глицина(на рисунке), замещённые по азоту аминоэтильной группы азотистыми основаниями. ПНК лучше всего комплексуются с ДНК и РНК, причём из ДНК они вытесняют одну из цепей. О двуцепочечных ПНК я ничего не слышал, так что сойдёт только вместо РНК. Хотя...

3: По консфигурации.
Каждая нуклеиновая кислота может существовать в нескольких консфигурациях. Обычно это хорошо всем знакомая антипараллельная правозакрученная двойная спираль. Но не всем известно, что эта спираль имеет две модификации: длинную и короткую.

а) [img]

[/img]
Длинная модификация, иначе B-ДНК, представляет собой антипараллельную правозакрученную двойную спираль с шагом между витками 3,38 единиц(каких именно, точно не знаю). Обычная форма ДНК, характерная для земных организмов.

б) [img]

[/img]
Короткая модификация, иначе А-ДНК, является антипараллельной правозакрученной двойной спиралью с шагом между витками 2,56 единиц. В этой форме обычно существуют оксипентозные, окситетрозные и алкоголь-НК, но дезоксипентозные, дезокситетрозные и гетероцикло-НК тоже могут в ней существовать, и эта форма даже предпочтительнее, если окружающая среда очень солёная.

в) [img]

[/img]
А это левозакрученная модификация, или Z-ДНК, о которой много говорилось. Представляет собой антипараллельную левозакрученную двойную спираль с шагом 7,25. Очень подвержена мутациям, легко рвётся. Для быстромутирующего мира - самое то.

г)

На рисунке вверху - сравнение B-формы и хугстиновской формы ДНК. Хугстиновская ДНК, насколько я понял - тупо альтернативный вариант с развёрнутыми основаниями. Имеет большую склонность к мутациям.

д)

Вверху вы можете видеть структуру трёхцепочечной ДНК и структуры четырёх возможных триплексов. тцДНК(ничего лучше не придумал) - тройная правозакрученная спираль. Третья цепочка, к сожалению, не может нести информацию, однако, эта форма тоже может пригодиться. Во-первых, в мирах с сильной радиацией(в полтора раза снижается вероятность попадания гамма-кванта в в важное основание), во-вторых, в мирах типа Европы, с очень кислым океаном и вообще в кислых растворах.

е) Ещё существует некая параллельная форма ДНК - правозакрученная параллельная двойная спираль, но всё, что я по ней нашёл в Рунете - вот. Насколько я понял, она предпочтительнее остальных модификаций в неполярных растворителях, а посему если в Вашем мире метаноловые океаны, Вам сюда. Картинки, увы, нет.

ж)

Я долго думал, что это не консфигурация, но оказалось, что это не так. Это ЗНК (замкнутая нуклеиновая кислота). Свойства у неё весьма своеобразные: две цепи имеют повышенное сродство друг к другу и в целом эта НК гораздо более стабильна - денатурирует при более высоких температурах, чем ДНК. Способна образовывать только А-спираль. Мономеры соединены не напрямую, а через углеводородный мостик и другими атомами.

з)

По аналогии с замкнутой, я напишу сюда и незамкнутую нуклеиновую кислоту - ННК, хотя правильнее было бы определить её во второй раздел. Это произвольно выбранная пентозонуклеиновая кислота, у которой разомкнута C2-C3' связь в пентозе. Как того и следовало бы ожидать, она очень гибкая, нестабильная, разные её модификации существуют только в очень узких тепловых диапазонах, присущих только им. Хорошо растворяется. Для парниковой планеты, на которой везде одна температура, подходит как нельзя лучше.

и) Также я считаю своим долгом упомянуть о суперскрученной ДНК. Это не совсем консфигурация, но момент очень важный. Википедия расскажет лучше меня, я скажу лишь, что положительно суперскрученная ДНК очень устойчива к высоким температурам, так как сопротивляется тепловой денатурации.

4: По способам скрепления мономеров.
Итак, основы нуклеиновых кислот, определяющие их свойства, разобраны. Вроде бы, что ещё можно поменять? Но осталась ма-а-аленькая неприметная деталь - молекулы, скрепляющие мономеры. Я насчитал 5 действительных, 2 сомнительных.

а) Фосфат. Старая, надёжная, проверенная классика. Образует фосфодиэфирную связь. Добавить нечего.

б) Пирофосфат. Тот же фосфат, но два раза. Характерной особенностью пирофосфатной НК является устойчивость в водных растворах и отсутствие необходимости какой-либо дополнительной активации. А ещё в ней запасено больше энергии.

в) Карбонат. Не советую, так как он несколько нарушает углы в молекуле и ослабляет связь между цепочками. Но не критически. Образует карбодиэфирную(просто диэфирную?) связь.

г) Тетразол. Пожалуй, самый экзотический из всех скрепляющих агентов, но от этого не менее надёжный. Не уступает фосфату. Особенность его в том, что он органический. У меня появилась мысля сделать на Ониксе полностью гетероциклическую НК(тетразол, морфолин/оксепан, птеридины/пиразины). К слову, НК с тетразолом ещё удивительнее, чем ПНК. Они не являются кислотами. Более того, они даже не нейтральны. Они проявляют свойства оснований, щелочей(так как растворимы).

д) Ортоборат. Ничем особенным не блещет, но служит верно. Хотя, вру, он легче всего образует соединения типа АТФ - с несколькими кислотными остатками. Связь... Бородиэфирная?

д) Арсенат. Больше года назад поднялась шумиха вокруг "мышьяковой ДНК" у каких-то бактерий-экстремофилов из озера Моно. Но сейчас доказано, что они обходятся фосфором. Однако, возможность существования такой формы нуклеиновых кислот не исключается, хотя вероятность и крайне мала.

е) Ортонитрат. Попадалась мне статейка, но повторно я её не нашёл. Там говорилось, что у ортонитратных НК шаг короче. Но меня лично гложут сомнения - очень уж неустойчивый анион.

P.S. Можно использовать не сами НК, а их соли - Ме-НК

P.P.S. Если у НК на вашей планете какие-то совершенно необыкновенные свойства, валите всё на гистоны - белки, необходимые для сборки и упаковки нитей ДНК в хромосомы.

Скрытый текст

А теперь сойдём с надёжной тверди фактов в пучину догадок!

На этом форуме давно спонтанно ведётся поиск новых идей. На данный момент выкрисстализовались три хороших:
1) Запись информации о белках может вестись на неких кристаллах. Собственно, идея не наша - вот здесь всё сказано.
2) А если предположить, что существует белок, способный хранить информацию о других белках и самокопироваться? Поиск среди существующих белков кое-что дал. Например, пептид Гадири, длиной в 32 аминокислоты с последовательностью RMKQLEEKVYELLSKVACLEYEVARLKKVGE, также являющийся ферментом, пептидной лигазой, который копирует самого себя из двух субединиц длиной в 16 аминокислот. Или вот: "Рядом с каждой половинкой «материнской» центриоли достраивается «дочерний» цилиндрик; происходит это, как правило, в течение S-периода интерфазы". Напомню, что центриоли состоят исключительно из белка.
3) Представьте стопку хрустальных(чистейший SiO₂) пластинок, покрытых неким полимером, несущим молекулярные отпечатки аминокислот в первичной последовательности белка. У этой системы есть симпатичная деталь - возможен обратный перенос информации(с белка).