Minimizing Product Inhibition in DNA Self-Replication: Insights for Prebiotic Replication from the Role of the Enzyme in Lesion-Induced DNA Amplification
Notice bibliographique
Résumé
Self-replication of nucleic acids in the absence of enzymes such as polymerases or ligases represents an important and poorly understood step in the origin of life. In fact, the self-replication of nucleic acids remains strongly hindered by product inhibition, even when enzymes are present. Studying one of the few successful examples of enzymatic DNA self-replication based on a simple ligation chain reaction can shed light on how this fundamental process may have originally evolved. Previously, our group reported lesion-induced DNA amplification (LIDA), which is an isothermal ligase chain reaction. It was proposed that the lesion, a destabilizing abasic group, played an important role in reducing product inhibition. However, using abasic groups in non-enzymatic ligation cycles did not yield appreciable amplification. In order to identify the unknown factors that overcome product inhibition in LIDA, we have performed a detailed kinetic and thermodynamic analysis of the process, employing isothermal titration calorimetry (ITC) and global fitting of PAGE fluorescence data to characterize the individual steps of the amplification process. We found that in the absence of an enzyme, the ligated product binds four to five orders of magnitude more tightly to the template than to the shorter unligated strands of the intermediate complex. In the presence of T4 DNA ligase, this stability gap was reduced by two orders of magnitude, such that the intermediate and product complexes were roughly equal in stability. Thus, the ligase helps overcome product inhibition by reducing the affinity difference between the DNA product duplex and the intermediate complex. Furthermore, kinetic simulations showed that the stability of the intermediate complex, as well as the rate constant of ligation, significantly impacts the rate of self-replication, suggesting that catalysts that stabilize the intermediate complex might be a route to efficient nonenzymatic replication.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».