Почему ДНК и РНК выполняют те же функции, что и они?

Я знаю, что есть два важнейших направления передачи генетической информации в живых организмах: ДНК->ДНК и ДНК->РНК. Первый — репликация, второй — транскрипция. Интересно, есть ли причина для такого выбора направлений. По этой статье возможны все остальные направления. Например, почему мы используем ДНК? РНК способна к самовоспроизведению, как это происходит в вирусах. И почему мы используем РНК, а не ДНК, в качестве молекул-мессенджеров? Это просто случайность или можно объяснить, почему это правильный способ?

Одна из причин, несомненно, заключается в том, что ДНК химически более стабильна, чем РНК.
@nico Спасибо, я этого не знал. Кажется, это объясняет, почему РНК не используется для хранения генетической информации. Не могли бы вы объяснить, почему для коммуникации используется РНК вместо ДНК? РНК легче построить?
Я не могу придумать причину. Я постараюсь написать ответ, если я могу найти что-то об этом.
РНК складывается лучше, чем ДНК.
Для справки о стабильности сворачивания РНК см. biology.stackexchange.com/a/769/389.

Ответы (2)

ДНК более химически стабильна , чем РНК, что делает ее идеальной для длительного хранения. РНК-вирусы, такие как ВИЧ, имеют короткую продолжительность жизни и должны размножаться, чтобы выжить, поэтому они могут обходиться менее химически стабильным геномом.

РНК является удобным форматом для транскрипции, поскольку она имеет множество форм и функций (например, рРНК, мРНК, тРНК, киРНК, мяРНК, микроРНК и т . д .). РНК иногда может функционировать как белок, в котором она выполняет клеточные действия без необходимости трансляции. Было высказано предположение , что РНК были первыми молекулами-предшественниками жизни, поскольку они могут функционировать как для хранения, так и для действия. Теория состоит в том, что РНК была первой молекулой, но затем ее можно было транслировать в белки (которые были более изменчивыми/полезными) и сохранять в виде ДНК (которая была более стабильной в качестве носителя для хранения).

Первое предложение вашего второго абзаца, по сути, доказательство запугиванием: здесь вы не приводите никаких оснований. Тот факт, что РНК может принимать различные формы, сам по себе еще ничего не говорит о пригодности мРНК в качестве посредника между ДНК и белками, тем более что все приведенные вами примеры некодирующие.
Правда, я не упомянул ни одной причины, по которой это особенно хороший посредник для перевода. Я смотрю на вопрос под другим углом, предполагая, что, возможно, это больше связано с последовательностью происхождения, а не с его полезностью в качестве посредника.
Да, на самом деле я убежден , что настоящая причина - последовательность происхождения. Сходство с некодирующей РНК примечательно лишь постольку, поскольку большая часть механизмов обработки РНК ( любой РНК) древняя и очень хорошо сохранившаяся, и, таким образом, клетка требует меньше инноваций, полагаясь на мРНК, чем это было бы при наличии какого-либо вида мДНК. .
@KonradRudolph, или структура РНК просто более стабильна. см. biology.stackexchange.com/a/769/389
@bobthejoe Хотя в целом это интересно (хороший ответ!), здесь мы говорим конкретно о мРНК, в которой структура не играет или играет очень незначительную роль.
@KonradRudolph, Ну ... это серьезное предположение, что структура мРНК практически не играет роли.
@bobthejoe Это? Большая часть мРНК, по-видимому, неструктурирована, за исключением кэпа, хвоста и, возможно, 3'-UTR. Я признаю, что я не читал ничего, что определенно утверждало бы это, но я также никогда не читал ничего об обратном (и структура в кодовой последовательности кажется заслуживающей упоминания), и на самом деле (электронное сканирование) фотографии, которые я видел транскрипция показывает удлиненные развернутые хвосты мРНК.
Я предлагаю обратиться к оригинальным ссылкам вместо википедии. Найдите Гилберта (1986) в журнале Nature, чтобы узнать о мире РНК.

Если бы у вас была сложная форма жизни, использующая только ДНК или РНК, у нее не было бы возможности отличить транскрибированную мХНК от геномной мКНК. Это может вызвать проблемы во время репликации в подвале, поскольку вы также можете реплицировать свой mXNA вместе с gXNA. Это также может вызвать проблемы с исправлением разрывов в вашем gXNA, так как вы рискуете включить mXNA в процессе восстановления.

Поэтому кажется выгодным иметь систему хранения информации, которая в настоящее время не транслируется в белок (т. е. ДНК), по сравнению с наличием только РНК.

С другой стороны, организму, полностью состоящему из ДНК, в любом случае потребуется РНК для функциональных рибосом. Если РНК используется для рибосом, использование ее также для мРНК, чтобы избежать путаницы с геномной ДНК, кажется выгодным.

Чтобы проверить эту гипотезу, вам нужно будет создать форму жизни, полностью основанную на РНК/ДНК, и исследовать ее свойства. Если не считать начала жизни с нуля на основе РНК и наблюдения за ее эволюцией в течение нескольких миллионов лет, трудно получить убедительное доказательство того, почему все так, как оно есть, а не эволюционно-исторической случайностью!

Существуют более простые способы отличить mXNA от gXNA. Например, одноцепочечные и двухцепочечные белки-шапероны или простое отсутствие точки начала репликации в мессенджере mXNA.
На сайте quora.com/Why-do-cells-use-both-DNA-and-RNA также упоминается, что репликация РНК дешевле, поскольку она менее стабильна. Хотя я ничего не знаю об этом, я предполагаю, что это правда.