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Extraordinarily adaptive properties of the genetically encoded amino acids

Ilardo, Melissa und Meringer, Markus und Freeland, Stephen J. und Rasulev, Baktiyour und Cleaves, H. James (2015) Extraordinarily adaptive properties of the genetically encoded amino acids. Scientific Reports, 5, Seiten 1-6. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/srep09414. ISSN 2045-2322.

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Offizielle URL: http://www.nature.com/srep/2015/150324/srep09414/full/srep09414.html

Kurzfassung

Using novel advances in computational chemistry, we demonstrate that the set of 20 genetically encoded amino acids, used nearly universally to construct all coded terrestrial proteins, has been highly influenced by natural selection. We defined an adaptive set of amino acids as one whose members thoroughly cover relevant physico-chemical properties, or “chemistry space.” Using this metric, we compared the encoded amino acid alphabet to random sets of amino acids. These random sets were drawn from a computationally generated compound library containing 1913 alternative amino acids that lie within the molecular weight range of the encoded amino acids. Sets that cover chemistry space better than the genetically encoded alphabet are extremely rare and energetically costly. Further analysis of more adaptive sets reveals common features and anomalies, and we explore their implications for synthetic biology. We present these computations as evidence that the set of 20 amino acids found within the standard genetic code is the result of considerable natural selection. The amino acids used for constructing coded proteins may represent a largely global optimum, such that any aqueous biochemistry would use a very similar set.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/96670/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Extraordinarily adaptive properties of the genetically encoded amino acids
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ilardo, MelissaUCPHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meringer, MarkusMarkus.Meringer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8526-2429NICHT SPEZIFIZIERT
Freeland, Stephen J.University of Hawaii, NASA Astribiology InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rasulev, BaktiyourNDSUNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cleaves, H. JamesEarth-Life Science Institute, Tokyo Institute of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 März 2015
Erschienen in:Scientific Reports
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5
DOI:10.1038/srep09414
Seitenbereich:Seiten 1-6
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:2045-2322
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Computational models, Origin of life, Synthetic biology
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Atmosphären- und Klimaforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: Meringer, Dr.rer.nat. Markus
Hinterlegt am:16 Jun 2015 10:21
Letzte Änderung:15 Jun 2023 08:41

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