Возвращаясь к вопросу о РНК/Белковой симметрии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Возвращаясь к вопросу о РНК/Белковой симметрии

Дейчман А.М.

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 83-нуклеотидную РНК (rtRNA^Arg). Такая rtRNA^Arg («reverse translation RNA») одновременно содержала характерную вторичную «RNA-hammerhead» структуру с Arg-связывающим доменом 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 в-поворота 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 rtRNA^Arg 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 (rtRNA^Arg/пре-мРНК) при определенных условиях (50єС, 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 rtRNA^Arg 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 гипотетическом и экспериментальном обоснованиях существования rT-механизма в ранне-эволюционный период. В гипотетическом случае это:

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 [(N-примитивный 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 reverse-function - 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 rT- или 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 500-1000 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 лигандами (боковых аминокислотных групп) и дегидратированными Ме-ионн-связывающими сайтами. Гидрофобные белковые центры более устойчивы, чем полярные центры РНК (со слабо-гидрофобным 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 3D-структуру на несколько порядков медленнее (за миллисекунды, секунды, и даже минуты), - и с бульшими вариациями конформаций. Локализация моно-ионов 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 Н-связи, 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-тРНК-синтетаз (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-/DNA-Worlds (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 нуклеиновых кислот могло предшествовать абиотическое появление нескольких (~10) 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 РНК-репликазы эпохи РНК-М, а протеиноидных комплексов. Вероятно, они воспроизводились на основе термальной полимеризации [виды активности: фосфатолиз, эстеролиз, 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 РНК-лигазные, ДНК- и РНК-надрезающие, ДНК- и РНК-нуклеазные, ДНК-фосфорилирующие 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 механизмы, как правило, с участием стандартных нуклеотидов и аминокислот - т.е. ориентируется 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 ДНК-самореплицирующейся системы, сформированной одним/несколькими аминоацилтринуклеотидными прогенами, должно предшествовать появление гипотетического фермента - прогенлигазы. Это белок в 60-80 аминокислот, диаметром 15-20Е, 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 РНК-антикодонов). При этом выстраиваются два кода: пре-энзиматический (пре-биотический, 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 вульгарно-креационистских 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 в-, г-, д-, и е-вариантов) 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 мРНК-контекст-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 антиген-специфических 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 аппараты и, вероятно, имеют эндосимбиотическое происхождение от б-протеобактерий и цианобактериального предка в случае митохондрий 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 пре-фенотипических 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 СО₂-фиксации 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;

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 ш). Нельзя исключить участия и соседних с антикодоном кодируемых нуклеотидов, а также, в частности, полученных в результате тРНК-модифицирующего (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 из-за 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 ССА-концы 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 ССА-ножек. 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 кодон-антикодонового 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 2-3Е 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 100Е - что сопоставимо с максимальным размахом тРНК. Вероятно гипотетический вПОТ-механизм в органеллах, подобно белоксинтезирующему и репликативному аппаратам, является мембрано-зависимым. 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 вПОТ-механизм 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, HDV-антиген, 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. рибозима клеточная органелла гистогематический

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 вПОТ-механизма 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 Т- и 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 вектор-подобные нуклеиновые последовательности (ВНП транспозон-/ретропозон-подобоного типа) для последующей ВНП-передача (вид горизонтального переноса не генов) между внутриклеточными органеллами и клетками.

Известно, что мембраны клеточных органелл проницаемы для некоторых белков и нуклеиновых последовательностей. 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, например рабдовирусы, буньявирусы, потивирусы, курсируют между фотосинтезирующими и 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, митохондриальными болезнями, множественной лекарственной устойчивостью, внутриклеточным 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 стыковочных межсегментных некодируемых нуклеотидов (P- и N-типов). Гипервариабельность (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, В-клетки, 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

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 ядерно-кодируемых 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 имеют смысл, не коллинеарный универсальному кодированию, или переписываются 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 свет-абсорбирующий 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).