Warum haben DNA und RNA die Funktionen, die sie haben?

Ich weiß, dass es zwei wichtige Richtungen der genetischen Informationsübertragung in lebenden Organismen gibt: DNA->DNA und DNA->RNA. Die erste ist die Replikation und die zweite die Transkription. Ich frage mich, ob es einen Grund für diese Richtungswahl gibt. Laut diesem Artikel sind alle anderen Richtungen möglich. Warum verwenden wir zum Beispiel DNA? RNA ist zur Selbstreplikation fähig, da sie in Viren vorkommt. Und warum verwenden wir RNA, nicht DNA, als Botenmoleküle? Ist es nur ein Unfall oder lässt sich erklären, warum das der richtige Weg ist?

Ein Grund ist sicherlich, dass DNA chemisch stabiler ist als RNA.
@nico Danke, das wusste ich nicht. Das scheint zu erklären, warum RNA nicht zur Speicherung genetischer Informationen verwendet wird. Können Sie erklären, warum RNA anstelle von DNA für die Kommunikation verwendet wird? Ist RNA einfacher aufzubauen?
Überhaupt kann ich mir keinen Grund vorstellen. Ich werde versuchen, eine Antwort zu schreiben, wenn ich etwas darüber finden kann.
RNA faltet sich besser als DNA.
Eine Referenz zur RNA-Faltungsstabilität finden Sie unter biology.stackexchange.com/a/769/389

Antworten (2)

DNA ist chemisch stabiler als RNA, was sie ideal für die Langzeitlagerung macht. RNA-Viren wie HIV haben eine kurze Lebensdauer und müssen sich replizieren, um zu überleben, weshalb sie mit einem chemisch weniger stabilen Genom auskommen.

RNA ist ein nützliches Format für die Transkription, da sie mehrere Formen und Funktionen hat (z. B. rRNA, mRNA, tRNA, siRNA, snRNA, miRNA usw. ). RNA kann manchmal wie ein Protein funktionieren, in dem sie zelluläre Aktionen ausführt, ohne übersetzt werden zu müssen. Es wurde die Hypothese aufgestellt , dass RNA die ersten Moleküle als Vorläufer des Lebens waren, da sie sowohl zur Speicherung als auch zur Aktion dienen können. Die Theorie besagt, dass RNA das erste Molekül war, dann aber in Proteine ​​übersetzt werden konnte (die variabler/nützlicher waren) und als DNA gespeichert werden konnte (die als Speichermedium stabiler war).

Der erste Satz Ihres zweiten Absatzes ist im Wesentlichen ein Einschüchterungsbeweis: Sie geben hier keinen Grund an. Nur weil RNA mehrere Formen annehmen kann, sagt das noch nichts über die Eignung von mRNA als Vermittler zwischen DNA und Proteinen aus, zumal alle von Ihnen angeführten Beispiele nichtkodierend sind.
Stimmt, ich habe keinen Grund genannt, warum es ein besonders guter Vermittler ist, um übersetzt zu werden. Ich beantworte die Frage aus einem anderen Blickwinkel, indem ich vorschlage, dass es vielleicht mehr mit der Abfolge der Ursprünge zu tun hat als mit seiner Nützlichkeit als Vermittler.
Ja, eigentlich bin ich davon überzeugt , dass die Herkunftsreihenfolge der wahre Grund ist. Die Ähnlichkeit mit nichtkodierender RNA ist nur insofern bemerkenswert, als ein Großteil der Mechanismen zur Behandlung von RNA ( jeder RNA) uralt und sehr gut konserviert ist und die Zelle daher weniger Innovation erfordert, wenn sie sich auf mRNA verlässt, als wenn sie irgendeine Art von mDNA hätte .
@KonradRudolph, oder RNA-Struktur ist einfach stabiler. siehe biology.stackexchange.com/a/769/389
@bobthejoe Während das im Allgemeinen interessant ist (gute Antwort!), Sprechen wir hier speziell über mRNA, bei der die Struktur keine oder nur eine sehr untergeordnete Rolle spielt.
@KonradRudolph, Nun ... das ist eine massive Annahme, dass die mRNA-Struktur wenig bis gar keine Rolle spielt.
@bobthejoe Ist es das? Der größte Teil der mRNA scheint unstrukturiert zu sein, abgesehen von Cap, Tail und vielleicht 3ʹ UTR. Ich gebe zu, dass ich nichts gelesen habe, was dies definitiv aussagt, aber ich habe auch nie etwas Gegenteiliges gelesen (und eine Struktur in der Codierungssequenz klingt erwähnenswert), und zwar die (Elektronenscan-)Fotos, von denen ich gesehen habe Transkription zeigen verlängerte, ungefaltete mRNA-Schwänze.
Ich schlage vor, anstelle von Wikipedia zu den Originalreferenzen zu gehen. Siehe Gilbert (1986) in Nature für die RNA-Welt.

Wenn Sie eine komplexe Lebensform hätten, die nur DNA oder RNA verwendet, hätte sie keine Möglichkeit, transkribierte mXNA von genomischer gXNA zu unterscheiden. Dies würde bei der Kellerreplikation zu Problemen führen, da Sie auch Ihr mXNA zusammen mit Ihrem gXNA replizieren könnten. Es würde auch zu Problemen bei der Reparatur von Unterbrechungen in Ihrem gXNA führen, da Sie Gefahr laufen würden, mXNA während des Reparaturvorgangs einzubeziehen.

Daher scheint es vorteilhafter zu sein, ein Speichersystem für Informationen zu haben, die derzeit nicht in Protein (dh DNA) übersetzt werden, im Vergleich dazu, nur RNA zu haben.

Andererseits bräuchte ein vollständig aus DNA bestehender Organismus ohnehin RNA für funktionsfähige Ribosomen. Wenn RNA für Ribosomen verwendet wird, erscheint es vorteilhaft, sie auch für mRNA zu verwenden, um Verwechslungen mit genomischer DNA zu vermeiden.

Um diese Hypothese zu testen, müssten Sie eine vollständig RNA/DNA-basierte Lebensform erschaffen und ihre Eigenschaften untersuchen. Ohne das Leben auf RNA-Basis von Grund auf neu zu beginnen und seine Entwicklung über einige Millionen Jahre zu überwachen, ist ein schlüssiger Beweis dafür, warum die Dinge so sind, wie sie sind, im Gegensatz zu einem evolutionsgeschichtlichen Unfall, schwer zu erhalten!

Es gibt einfachere Möglichkeiten, mXNA von gXNA zu unterscheiden. Zum Beispiel einzelsträngige vs. doppelsträngige Chaperonproteine ​​oder das einfache Fehlen eines Replikationsursprungs im mXNA-Messenger.
quora.com/Why-do-cells-use-both-DNA-and-RNA erwähnt auch, dass RNA billiger zu replizieren ist, da sie weniger stabil ist. Obwohl ich nichts darüber weiß, würde ich vermuten, dass das stimmt.
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