Az RNS vilAz RNS világág, , hibakhibaküszöbüszöb

Kun ÁdámKun ÁdámNövényrendszertani és Ökológiai Növényrendszertani és Ökológiai

Tanszék Tanszék ésés

Collegium BudapestCollegium Budapest

Az Élet kialakulása előtt...Az Élet kialakulása előtt...• Az első élőlények rendelkeztekAz első élőlények rendelkeztek

– SejtmembránnalSejtmembránnal– AnyagcserévelAnyagcserével– ÖrökítőanyaggalÖrökítőanyaggal

• Hogy jutottunk el idáig?Hogy jutottunk el idáig?• Mi volt az ősleves (pizza) és az első Mi volt az ősleves (pizza) és az első

élőlények közötti időben?élőlények közötti időben?

Mi volt előbb a tyúk vagy a Mi volt előbb a tyúk vagy a tojás?tojás?

• Fehérje enzimekFehérje enzimek• DNS örökítőanyagDNS örökítőanyag• Lipid membránLipid membrán

RNS világRNS világAz RNS lehet Az RNS lehet enzimenzim és információhordozó és információhordozó

DNS és fehérje világ előtt RNS világA DNS stabilabb a fehérje pedig változatosabb és hatékonyabb

enzim

RNS világRNS világ

1.1. RNS világ bizonyítékaiRNS világ bizonyítékai2.2. RNS világ lehetőségeiRNS világ lehetőségei3.3. RNS világ kialakulásának RNS világ kialakulásának

megoldatlan problémáimegoldatlan problémái4.4. RNS világ fejlődésének problémáiRNS világ fejlődésének problémái

RNS világ bizonyítékai a mai RNS világ bizonyítékai a mai szervezetek biokémiájában Iszervezetek biokémiájában ITermészetes RNS enzimek (ribozim)Természetes RNS enzimek (ribozim)

Mindegyik RNS hasítást katalizálMindegyik RNS hasítást katalizál– I. Csoportbeli intronokI. Csoportbeli intronok– II. Csoportbeli intronokII. Csoportbeli intronok– RNáz PRNáz P– KalapácsfejKalapácsfej– HajtűhurokHajtűhurok– Hepatitis Delta VírusHepatitis Delta Vírus– NeurosporaNeurospora Varkund Satelite RNA Varkund Satelite RNA

Joyce, G. (2002) Nature 418:214-221 alapján

RNS világ bizonyítékai a mai RNS világ bizonyítékai a mai szervezetek biokémiájában II: szervezetek biokémiájában II: KoenzimekKoenzimek• Koenzimek: valamilyen

specifikus kémiai csoport átadásában résztvevő metabolitok (rengeteg reakcióban)– Acetyl koenzim A

(koenzim A): acetyl csoport

– NADH, FADH2 (NAD+, FAD): hidrogén és elektron

– ATP (ADP): nagyenergiájú foszfát ATP

CoA

FADNADP

NAD

tRNStRNS• Aminosavat szállít Aminosavat szállít

a transzlációhoza transzlációhoz• Lehet koenzim is!Lehet koenzim is!

Glutamil-tRNA + 2 H+ + 2 NADPH

L-Glutamát-1-félaldehid + NADP+ + tRNAGlu

RNS világ bizonyítékai a mai RNS világ bizonyítékai a mai szervezetek biokémiájában IIIszervezetek biokémiájában III

•Dezoxi-ribonukleotidok Dezoxi-ribonukleotidok ribonukleotidokból keletkeznek ribonukleotidokból keletkeznek (de ezt valószínűleg ribozimek nem tudják katalizálni).(de ezt valószínűleg ribozimek nem tudják katalizálni).

•Riboswitches: Riboswitches: Génreguláció Génreguláció vélhetően legősibb formája. Az mRNS vélhetően legősibb formája. Az mRNS térszerkezete határozza meg, hogy térszerkezete határozza meg, hogy lefordítódik fehérjévé.lefordítódik fehérjévé.

RNS világ bizonyítékai a mai RNS világ bizonyítékai a mai szervezetek biokémiájában IVszervezetek biokémiájában IV: : TranszlTranszlációáció• mRNSmRNS• tRNStRNS• riboszómariboszóma

A DNS fehérje „átmentet” (transzláció) RNS közvetítésével történik

Riboszómában a peptidil transzfert egy ribozim végzi!

RNS világ lehetőségeiRNS világ lehetőségeiMesterséges evolúcióval előállított enzimekMesterséges evolúcióval előállított enzimek

SZINTÉZISv.

VÉLETLENSZERŰ MOLEKULÁK

SZELEKCIÓ• Affinity chromatography• Filter binding• Gel mobility shift• Imunopercipitation

SOKSZOROZÓDÁSmutagenic PCR

EVOLVÁLÓDOTT MOLEKULA

RNS világ lehetőségei:RNS világ lehetőségei:RNS szintézisRNS szintézis• Nukleotid képzés pirimidinből és aktivált ribózbólNukleotid képzés pirimidinből és aktivált ribózból• Polinukleotidok 5Polinukleotidok 5’’ foszforilációja foszforilációja• 55’ foszf’ foszfát aktiválása 5át aktiválása 5’,5’’,5’ pirofoszfát kötött pirofoszfát kötött

nukleotid kapcsolássalnukleotid kapcsolással• Ligáz aktivitásLigáz aktivitás• Legjobb szintetáz kb. 200 bázis hosszú és Legjobb szintetáz kb. 200 bázis hosszú és 14 14

nuklotidotnuklotidot tud egy templát alapján tud egy templát alapján hozzákapcsolni egy oligonukleotid lánchoz hozzákapcsolni egy oligonukleotid lánchoz 97.5%-os másolási hűséggel.97.5%-os másolási hűséggel.

RNS világ lehetőségei: RNS világ lehetőségei: Protein szintézisProtein szintézis

Protein szintézis minden lépése Protein szintézis minden lépése megoldhatómegoldható

• Aminosavak aktiválása (sokféle Aminosavak aktiválása (sokféle aminoaciláció)aminoaciláció)

• Peptid kötés kialakításPeptid kötés kialakítás

RNS világ lehetőségeiRNS világ lehetőségei::Egyéb reakciókEgyéb reakciók• amid kötés bontásamid kötés bontás• alkilációalkiláció• porfirin metilációporfirin metiláció• kén alkilációkén alkiláció• Diels-Alder cikloaddícióDiels-Alder cikloaddíció • Amid kötés kialakításAmid kötés kialakítás• hidas bifenil izomerációhidas bifenil izomeráció

RNS világ lehetőségeiRNS világ lehetőségei::ÉrdekességekÉrdekességekEgy ribozim a részeibőlEgy ribozim a részeibőlis összeállhat működőis összeállhat működőribozimméribozimméE. coli RNáz P M1 részét darabolva,E. coli RNáz P M1 részét darabolva,azok összeállnak működő ribozimetazok összeállnak működő ribozimetalkotva.alkotva.

Kisebb részleteket jobban lehetKisebb részleteket jobban lehetreplikálnireplikálni

Egy szekvencia, kétEgy szekvencia, kétribozimribozimHDV-t és class III ligáz-t egyesítőHDV-t és class III ligáz-t egyesítőribozimet állítottak elő, úgy, hogyribozimet állítottak elő, úgy, hogyolyan szekvenciát kerestek, amelyolyan szekvenciát kerestek, amelymindkét szerkezetet felveheti.mindkét szerkezetet felveheti.

Működő enzimeken keresztül Működő enzimeken keresztül vezethetvezethet

az út egyik funkcióból a másikbaaz út egyik funkcióból a másikba

RNS világ kialakulásánakRNS világ kialakulásánakmegoldatlan problémáimegoldatlan problémái

• Rengeteg féle cukor, bázis Rengeteg féle cukor, bázis • Sztereokémia Sztereokémia • Pirimidinek prebiotikus keletkezése kérdésesPirimidinek prebiotikus keletkezése kérdéses• Nukleotidok képződésének sebessége nagyon Nukleotidok képződésének sebessége nagyon

kicsikicsi• Polimerizáció során 2’-5’; 3’-5’ és 5’-5’ Polimerizáció során 2’-5’; 3’-5’ és 5’-5’

kapcsolatokkapcsolatok

Az RNS világ fejlődéseAz RNS világ fejlődése• Tekintsünk el az előbbi problémáktól!Tekintsünk el az előbbi problémáktól!• Legyen aktivált monomerünk.Legyen aktivált monomerünk.• Legyenek oligonukleotidjainkLegyenek oligonukleotidjaink

Hogyan alakulhat ki ebből egy RNS Hogyan alakulhat ki ebből egy RNS világ?világ?

Az RNS vilAz RNS világ fejlődése: Az ág fejlődése: Az Eigen paradoxonEigen paradoxon• A replikáció nem hibátlan A replikáció nem hibátlan (főleg nem (főleg nem

replikáz és javító mechanizmusok nélkül)replikáz és javító mechanizmusok nélkül)• Mekkora információMekkora információ (milyen hosszú RNS (milyen hosszú RNS

szál) szál) tartható meg adott másolási tartható meg adott másolási pontosság mellett?pontosság mellett?

„„Replikáció” egy példájaReplikáció” egy példájaRNARNARNARNARNARGARNARNARNARNXRNARNARNHDNMRNARNARNARQARNARNJRPA

WORLDWORLFWORLDWORLLIDRYDWORLDWORLDKORLDWORLDWORLDWORLDWORLDWORUDWORLDWORHDWORLDWORLDWORWDWORLDWORLDWRRLD

HYPOTHESISEYPKTHYSIIHYPEXHESISHYPOTHESISHYPOTHESISHYPETHESKSHYYOTHESISHYPOTHESISHYPOTHESISHYPOTHESISHYPOTHESISHYPOTHESISHYPOSHESISHYPOTMESISHTPOTHESISCYPOTGESISHYPOTHEGIAHYPOXHLSISHYPXTHESISHYPOTHESISHYPUTHESIS

Az Eigen paradoxon: ModellAz Eigen paradoxon: Modell

• xxii molekula conc. molekula conc.• AAii másolási sebesség másolási sebesség• wwijij mutáció j-ből i-be mutáció j-ből i-be• D és D és az állandó kocentrációért az állandó kocentrációért• Q a másolási hűség, QQ a másolási hűség, Q=q=qNN

• q a bq a bázisonkénti másolási hűségázisonkénti másolási hűség

iik

kikiiiii xwxDQAdtdx

)(

Eigen paradoxon: A Eigen paradoxon: A paradoxonparadoxon• Együtt tud-e élni egy mesterkópia, a Együtt tud-e élni egy mesterkópia, a

mutánsaival?mutánsaival?• ahol s az eredeti szekvencia szelekciósahol s az eredeti szekvencia szelekciós

fölénye fölénye

•

• Hosszabb RNS-hez jobb (hosszabb enzim kell), Hosszabb RNS-hez jobb (hosszabb enzim kell), de a hosszabb enzimet nem tudja megtartani a de a hosszabb enzimet nem tudja megtartani a rendszerrendszer

sAA

Qm

j 1

)1(1log

)1log(log

qsN

eeqQ qNqNN

Tehát mondjuk 97.5% pontossággal másoló 200 nukleotidból álló replikáz nem tudja fenntartani saját magát.

HibaküszöbHibaküszöb

Swetina és Schuster 1998 alapján

N=50

Genotípus - FenotípusGenotípus - Fenotípus• Genotípus a szekvencia (bázissorrend)Genotípus a szekvencia (bázissorrend)• A fenotípus az Eigen modellben A fenotípus az Eigen modellben

szintén a bázissorrendszintén a bázissorrend

AUCGUCUGUCGGCGAU

GCAUGACUCAUUAUGC

A két szekvencia teljesen különbözik.A mutáns fitnesse 0

Mesterkópia:

Mutáns:

RNS struktúraRNS struktúra

Neurospora VS ribozim

144 nukleotid hosszú

RNS másodlagos szerkezetRNS másodlagos szerkezet• Bázispárok számától függ a Bázispárok számától függ a

szabadenergia.szabadenergia.• Dinamikus optimalizáció a bázispárok Dinamikus optimalizáció a bázispárok

számának maximalizálására (energia számának maximalizálására (energia minimalizálására)minimalizálására)

• A bázispárok energetikáját A bázispárok energetikáját kísérletesen vizsgáljákkísérletesen vizsgálják

RNS másodlagos szerkezet RNS másodlagos szerkezet meghatározásmeghatározás

Szekvencia R=r1, r2, r3, ..., rn; ahol ri{A,C,G,U}Másodlagos szerkezet S = i.j bázispárok rendezett halmaza

1. 1 i < j N2. j - i>33. i.j és k.l bázispárokra (i<k) igaz az egyik:

a) i=k és j=l (ugyanaz a bázispár)b) i<j<k<l (egymás után jönnek)c) i<k<l<j (i.j magába foglalja k.l-t)

Keressük a legalacsonyabb energiájú (vagy ahhoz közeli) szerkezetet, feltehetően ez a másodlagos szerkezete egy RNS molekulának

Másodlagos szerkezet Másodlagos szerkezet energiájaenergiája

hajtűkanyar

halmozódó bázispár

kitüremkedés

belső hurok

elágazás

A srtruktúra energiája a hurkok energiájától függBármely struktúra egyértelműen felbontható m+1 (m a bázispárok száma) hurokra

A struktúra energiája, így az egyes hurkok energiájának összege

0

m

ii

E S e L

Struktúra a fenotípusStruktúra a fenotípus• A másolási sebesség, vagy az A másolási sebesség, vagy az

enzimatikus aktivitás a enzimatikus aktivitás a struktúrátólstruktúrától függ.függ.

• Egy RNS molekula fenotípusa nem a Egy RNS molekula fenotípusa nem a bázissorrend, hanem a struktúra.bázissorrend, hanem a struktúra.

• 44NN szekvencia lehetséges, mennyi szekvencia lehetséges, mennyi struktúra?struktúra?

• Hogyan határozzuk meg a struktúrátHogyan határozzuk meg a struktúrát

RNS tájképekRNS tájképek• Kémiailag és fizikailag megalapozott Kémiailag és fizikailag megalapozott

genotípus-fenotípus térképgenotípus-fenotípus térkép• Ilyen máshol még nincs a biológiábanIlyen máshol még nincs a biológiában

RNS tájképek tulajdonságai IRNS tájképek tulajdonságai I• Körülbelül 2.35Körülbelül 2.35NN struktúra, azaz egy struktúra, azaz egy

struktúrához több szekvencia tartozik.struktúrához több szekvencia tartozik.• Kevés mutáció (1-3) általában nem Kevés mutáció (1-3) általában nem

változtatja meg a struktúrátváltoztatja meg a struktúrát• Ha van egy kompatibilis Ha van egy kompatibilis

szekvenciánk, akkor az átlagosan 7.2 szekvenciánk, akkor az átlagosan 7.2 mutációval olyanná alakítható, hogy mutációval olyanná alakítható, hogy kívánt MFE struktúrája legyenkívánt MFE struktúrája legyen

RNS tájképek tulajdonságai RNS tájképek tulajdonságai IIII

AUCGUCUGUCGGCGAU

GCAUGACUCAUUAUGC

Mesterkópia:

Mutáns:

•Semleges utak a tájképen•Az utak 21.7%-a perkolál

Azonos struktúra

Azonos fitness

RNS tájképek tulajdonságai RNS tájképek tulajdonságai IIIIII• Vannak gyakoribb struktúrákVannak gyakoribb struktúrák• A szekvenciák zöme gyakori A szekvenciák zöme gyakori

struktúrát vesz felstruktúrát vesz fel ( (evolvevolválódott ribozimek álódott ribozimek minden bizonnyal gyakoriakminden bizonnyal gyakoriak))

• A struktúrák zömét csekély számú A struktúrák zömét csekély számú szekvencia veszi felszekvencia veszi fel

• Minden szekvencia körüli kb. 20 Minden szekvencia körüli kb. 20 mutációval elérhető gömbön belül mutációval elérhető gömbön belül minden gyakori struktúra elérhetőminden gyakori struktúra elérhető

RNS tájképek RNS tájképek következményeikövetkezményei• Az evolválódott ribozimek minden Az evolválódott ribozimek minden

bizonnyal gyakori struktúrák.bizonnyal gyakori struktúrák.• A hibaküszöböt egy megengedőbb A hibaküszöböt egy megengedőbb

fenotípikus hibaküszöb váltja fel.fenotípikus hibaküszöb váltja fel.• Az Eigen paradoxont ez nem oldja Az Eigen paradoxont ez nem oldja

meg, de megoldását könnyebbé teszi.meg, de megoldását könnyebbé teszi.

Ribozimok rátermettség Ribozimok rátermettség tájképetájképe• A fenotipikus hibaküszöb A fenotipikus hibaküszöb

becsléséhez szükségünk van egy becsléséhez szükségünk van egy rátermettség tájképrerátermettség tájképre

• A rátermettség tájkép A rátermettség tájkép kísérletes kísérletes adatokraadatokra épül épül

• Feltételezzük, hogy az enzimaktivitás Feltételezzük, hogy az enzimaktivitás arányos a rátermettséggel arányos a rátermettséggel (proto(protosejtsejt))

A vizsgálat céljaA vizsgálat célja1.1. Valós ribozimokra rátermettség Valós ribozimokra rátermettség

tájkép szerkesztésetájkép szerkesztése2.2. Ilyen tájkép előállításának általános Ilyen tájkép előállításának általános

menetemenete3.3. Fenotipikus hibaküszöb becsléseFenotipikus hibaküszöb becslése

Mely ribozimok jöhetnek Mely ribozimok jöhetnek szóba?szóba?1. 1. Jól karakterizáltJól karakterizált

Csak a természetes ribozimok teljesítik ezt a kritériumot

2. 2. Nem túl hosszúNem túl hosszú (pra(praktikus okktikus ok))Az I-es és II-es csoportbeli intronok kiesnek

3. 3. NNem lehet em lehet a transz ható enzim szerkezetbena transz ható enzim szerkezetben pspszzeudo-eudo-csomócsomó (algorit(algoritmus követelményemus követelménye))

Hepatitis Delta Virus kiesik e miatt

NeurosporaNeurospora VS Ribozyme, Hairpin, Hammerhead VS Ribozyme, Hairpin, Hammerhead

NeurosporaNeurospora Varkund Satellit Varkund Satellit RibozRiboziimm

uaagagcguuCg-CcCgcgguaguaaGc AgG

|||||| |||A

GAACACGA CAC GUUaUgAcug||| ||| ||||||||||GAC

GCU GUG-A-CGGuAuUggc

CUC-GC-GA-UC-GU-AC-G

A

g

aua

UUAGU

GUaUUGUCA|||||||||CguAgCAGUU

uGGA

AA

aCuUuaaC||||||||uGaAauuGc

gau

-U-

3’

5’AA640

650

680

730

740

690

660

670

700710

720

750

760

770

780II

III

IV V

VI

uaagagcguuCg-CcCgcgguaguaaGc AgG

|||||| |||A

GAACACGA CAC GUUaUgAcug||| ||| ||||||||||GAC

GCU GUG-A-CGGuAuUggc

CUC-GC-GA-UC-GU-AC-G

A

g

aua

UUAGU

GUaUUGUCA|||||||||CguAgCAGUU

uGGA

AA

aCuUuaaC||||||||uGaAauuGc

gau

-U-

3’

5’AA640

650

680

730

740

690

660

670

700710

720

750

760

770

780II

III

IV V

VI

N = 144

A pozíciók 83/144 (57%) mutálva van, mi összesen 183 mutánst vettünk figyelembe

VS Ribozim: mutációs VS Ribozim: mutációs kísérletekkísérletek

144 nukleotidból 87-en végeztek mutációs kísérletetÖsszesen 183 mutánst vizsgáltak

VS RibozimVS Ribozim

Aktív hely

Szubsztrát kötés

Hossz nem fontos

Hossz nem fontos

Elágazások fontosak

Kitüremkedés nem lehet a másik száron, de törölhető

Hairpin RibozymeHairpin Ribozyme

aaacaGAGAAGUcaACCAg|||||

A G AA

AUGGUcCAUUAUAUG

A C A

GUG

CACG|||

uu

1

10

20 30

40

50

5’

3’

H1

loop A

H2 H3 H4

loop BaaacaGAGAAGUcaACCAg

|||||A G AA

AUGGUcCAUUAUAUG

A C A

GUG

CACG|||

uu

1

10

20 30

40

50

5’

3’

H1

loop A

H2 H3 H4

loop B

N = 50

A pozíciók 39/50 (78%) mutálva van, összesen 142 mutáns vettünk figyelembe

Ribozimokkal kapcsolatos Ribozimokkal kapcsolatos általános megfigyelésekáltalános megfigyelések1.1. A szerkezet a fontos, nem az egyedi A szerkezet a fontos, nem az egyedi

bázispárokbázispárok2.2. A szerkezet kissé változtathatóA szerkezet kissé változtatható3.3. Vannak kritikus helyekVannak kritikus helyek4.4. A tájkép multiplikatívA tájkép multiplikatív ((lehet hogy van egy lehet hogy van egy

gyenge szinergiagyenge szinergia))

Általános funkcionalitás Általános funkcionalitás tájképtájkép

Rendeljen minden lehetséges Rendeljen minden lehetséges 44NN szekvenciához egy relatív enzimaktivitástszekvenciához egy relatív enzimaktivitást

I.I. Kompatibilis szerkezetKompatibilis szerkezet

II.II. Hibás bázispárHibás bázispár

III.III.Kritikus helyekKritikus helyek

IV.IV. Jósolt struktúraJósolt struktúra sequence structure misspair critical energy

I. I. Kompatibilis szerkezetKompatibilis szerkezet• A célstruktúrának megfelelő bázis-párok A célstruktúrának megfelelő bázis-párok

mindegyike – legtöbbje – ki tud-e alakulnimindegyike – legtöbbje – ki tud-e alakulni??• Néhány hibás párNéhány hibás pár ( (rosszul párosított rosszul párosított

bázispárbázispár) ) megengedhetőmegengedhető, , dede– Nem lehet kettő ilyen egymás mellettNem lehet kettő ilyen egymás mellett– Nem lehet egy régióban kettőnél többNem lehet egy régióban kettőnél több

• AA a szekvenciával kompatibilis a szekvenciával kompatibilis struktúrának megfelelő aktivitásstruktúrának megfelelő aktivitás..

structure

II. II. Hibás bázispárokHibás bázispárok• Minden megengedett hibás bázis-pár Minden megengedett hibás bázis-pár

csökkenti az aktivitástcsökkenti az aktivitást• Az elhelyezkedésüktől függően más Az elhelyezkedésüktől függően más

hatásuk lehet az egyes hibás hatásuk lehet az egyes hibás pároknakpároknak ,misspair misspair i

III. III. Kritikus helyekKritikus helyek• Minden lehetséges nukleotidhoz Minden lehetséges nukleotidhoz

rendelünk aktivitást ezeken a rendelünk aktivitást ezeken a helyekenhelyeken. .

,critical critical i

IV. IV. Jósolt szerkezetJósolt szerkezet• A 2D szerkezet meghatározása.A 2D szerkezet meghatározása.

(Vienna RNA Package)(Vienna RNA Package)• Elfogadjuk, ha a célszerkezetbe Elfogadjuk, ha a célszerkezetbe

tekerediktekeredik..• A A MFE MFE nem biztos, hogy a nem biztos, hogy a

kísérletesen meghatározott kísérletesen meghatározott másodlagos szerkezetmásodlagos szerkezet

RNS populáció dinamikájaRNS populáció dinamikája• 1000 RNS molekula1000 RNS molekula• Szaporodás esélye arányos a fitnesszelSzaporodás esélye arányos a fitnesszel

• A másolás pontatlan, de a molekula A másolás pontatlan, de a molekula hossza állandóhossza állandó

• Degradáció sebessége azonos minden Degradáció sebessége azonos minden szekvenciáraszekvenciára

,i

ij

p

A tájkép tulajdonságaiA tájkép tulajdonságai

0 1 2 3 4 5 6 71E-5

1E-4

1E-3

0.01

0.1

1

fract

ion

of a

ll mut

ants

# of mutation from the original sequence

Perfect ribozyme Functional ribozyme

Neurospora VS Ribozyme

0 1 2 3 4 5 6 71E-5

1E-4

1E-3

0.01

0.1

1

fract

ion

of a

ll mut

ants

# of mutation from the original sequence

Perfect ribozyme Functional ribozyme

Hairpin Ribozyme

= 0.26 = 0.22

Fenotipikus hibaküszöbFenotipikus hibaküszöb

0.047 0.048 0.049 0.050 0.051 0.052 0.0530

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000 Population size = 10000Estimated Error Threshold =0.0536r = -0.993

Tim

e to

ext

inct

ion

(gen

erat

ions

)

Per digit effective mutation rate (*)

Mean Min. Max.

0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.180

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Tim

e to

Ect

ionc

tion

(gen

erat

ions

)

Per digit mutation rate ()

Mean Min. Max.

Population Size = 10000r = -0.95Estimated Error Threshold =0.146

* = 0.053 * = 0.146

VS Ribozim Hajtű

Más tájképekkel Más tájképekkel összehasonlítvaösszehasonlítva1.1. Mnt. Fuji Mnt. Fuji típusú tájképtípusú tájkép

– NNincs szerkezetincs szerkezet– AAz aktivitások pontmutációk alapjánz aktivitások pontmutációk alapján

2.2. Egycsúcsú rátermettség tájképEgycsúcsú rátermettség tájkép Az egyszeres mutánsok átlagos Az egyszeres mutánsok átlagos

aktivitása alapjánaktivitása alapján

, 0.217i VS

, 0.188i Hairpin

Más tájképekkel Más tájképekkel összehasonlítvaösszehasonlítva

VS Ribozyme

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

Structural Mnt. Fuji (0.2) Mnt. Fuji (0.8) Single Peak Eigen (lns=1)

Estim

ated

Erro

r Thr

esho

ld

Hairpin ribozyme

00.020.04

0.060.080.1

0.12

0.140.16

Structural Mnt. Fuji (0.2) Mnt. Fuji (0.8) Single Peak Eigen (lns=1)

Estim

ated

Erro

r Thr

esho

ld

Fenntartható genom méretFenntartható genom méret

maxln

ln 1sN

q q

144; 0.947; 0.26 ln 5.761N q s Neurospora VS Ribozim

Hairpin

A két funkcionalitás tájképe eléggé hasonló, így az lns értékeket használhatjuk a fenntartható genomméret becslésére.

50; 0.856; 0.22 ln 5.957N q s

Fenntartható genom méretFenntartható genom méret

20 60 100

500

900 4000

8000

30000

70000

0 .70

0 .75

0 .80

0 .85

0 .90

0 .95

1 .00

q

. 0 144*

Hairpin ribozyme

RNA polymerase ribozyme

. 0 053*

VS ribozyme

* 310

Ribo-organism

Probléma még Probléma még egyáltalán Eigen egyáltalán Eigen

Paradoxona?Paradoxona?