[논문 리뷰] Genetic Code: Four Diversity Types of Protein Amino Acids

Miloje M. Rakočević|arXiv (Cornell University)|2011. 07. 11.

Fractal and DNA sequence analysis참고 문헌 20인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 화학적 및 구조적 성질에 기반하여 20개의 정규 아미노산을 네 가지 다양성 유형으로 분류하는 새로운 분류 체계를 제안하며, 유전암호 내에서 이전에 알려지지 않은 산술적 규칙성을 드러낸다. 이 분류는 측쇄 유형(비탄화수소, 탄화수소, 방향성/이방향성, 기능기 함유)에 따라 아미노산을 그룹화하며, 10개의 화학적으로 결정된 쌍이 유전암호의 핵심 조화 구조를 일관되게 연결한다.

ABSTRACT

This paper presents, for the first time, four diversity types of protein amino acids. The first type includes two amino acids (G, P), both without standard hydrocarbon side chains; the second one four amino acids, as two pairs [(A, L), (V, I)], all with standard hydrocarbon side chains; the third type comprises the six amino acids, as three pairs [(F, Y), (H, W), (C, M)], two aromatic, two hetero aromatic and two "hetero" non-aromatic); finally, the fourth type consists of eight amino acids, as four pairs [(S, T), (D, E), (N, Q), (K, R)], all with a functional group which also exists in amino acid functional group (wholly presented: H2N-ĊH-COOH; separately: OH, COOH, CONH2, NH2). The insight into existence of four types of diversity was possible only after an insight into the existence of some very new arithmetical regularities, which were so far unknown. Also, as for showing these four types was necessary to reveal the relationships between several key harmonic structures of the genetic code (which we presented in our previous works), this paper is also a review article of the author's researches of the genetic code. By this, the review itself shows that the said harmonic structures are connected through the same (or near the same) chemically determined amino acid pairs, 10 pairs out of the 190 possible.

연구 동기 및 목표

• 화학적 및 구조적 특성에 기반하여 20개의 정규 아미노산을 구분되는 다양성 유형으로 분류하는 것.
• 유전암호 내에서 이전에 알려지지 않은 산술적 규칙성이 아미노산 군집화의 기초가 되는지 밝혀내는 것.
• 이 다양성 유형과 유전암호의 핵심 조화 구조 사이의 연결 고리를 입증하는 것.
• 화학적으로 결정된 관계를 통해 아미노산 쌍을 체계적으로 연결하는 프레임워크를 수립하는 것.
• 작성자의 이전 유전암호 조화 연구를 종합적으로 검토하고, 이 네 유형 분류에 의해 통합된 상태로 제시하는 것.

제안 방법

• 측쇄 특성 분석: 비탄화수소(Ala, Pro), 표준 탄화수소(Ala, Leu, Val, Ile), 방향성/이방향성(Phe, Tyr, His, Trp), 기능기 함유(Thr, Ser, Asp, Glu, Asn, Gln, Lys, Arg).
• 공통된 화학적 및 구조적 성질에 기반하여 아미노산을 네 유형으로 그룹화하며, 주로 쌍 형성 패턴에 중점을 둔다.
• 유전암호의 조화 구조를 일관되게 연결하는 10개의 특정 아미노산 쌍을 식별한다.
• 정량적 분석을 통해 유전암호에서 이전에 인식되지 않았던 산술적 규칙성을 드러낸다.
• 이전 연구의 결과를 통합하여 새로운 분류와 기존의 조화 패턴 간의 일관성을 보여준다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 20개의 정규 아미노산을 서로 다른 다양성 유형으로 분류하는 데 사용할 수 있는 기초 화학적 및 구조적 원리는 무엇인가?
• RQ2 유전암호 내 산술적 규칙성은 아미노산의 화학적 성질과 어떻게 관련이 있는가?
• RQ3 어느 아미노산 쌍이 유전암호의 핵심 조화 구조를 일관되게 연결하는가?
• RQ4 네 가지 다양성 유형이 유전암호 내에서 화학적으로 결정된 관계를 얼마나 잘 반영하는가?
• RQ5 이 분류는 저자의 이전 유전암호 조화 연구를 어떻게 통합하고 확장하는가?

주요 결과

• 20개의 정규 아미노산은 측쇄 화학성과 기능기 존재 여부에 기반하여 네 가지 구분되는 다양성 유형으로 분류된다.
• 첫 번째 유형은 표준 탄화수소 측쇄를 갖지 않는 두 아미노산(Gly, Pro)을 포함한다.
• 두 번째 유형은 표준 탄화수소 측쇄를 가진 네 아미노산(Ala, Leu, Val, Ile)으로 이루어져 있으며, 두 쌍으로 구성된다.
• 세 번째 유형은 방향성, 이방향성 또는 비방향성 이종원소를 포함하는 측쇄를 가진 여섯 아미노산(Phe, Tyr, His, Trp, Cys, Met)으로 이루어져 있으며, 세 쌍으로 묶인다.
• 네 번째 유형은 측쇄에 기능기(OH, COOH, CONH2, NH2)를 포함하는 여덟 아미노산(Ser, Thr, Asp, Glu, Asn, Gln, Lys, Arg)을 포함하며, 이 기능기는 표준 α-아미노산 배경에도 존재한다.
• 유전암호의 조화 구조를 일관되게 연결하는 10개의 특정 아미노산 쌍이 식별되었으며, 이는 유전암호 조직의 깊은 화학적 및 구조적 일관성을 시사한다.