home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #20 / NN_1992_20.iso / spool / sci / nanotech / 553 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-09-08  |  4.6 KB
  1. Path: sparky!uunet!zaphod.mps.ohio-state.edu!cis.ohio-state.edu!rutgers!igor.rutgers.edu!planchet.rutgers.edu!nanotech
  2. From: ian@inf.ethz.ch (Ian)
  3. Newsgroups: sci.nanotech
  4. Subject: Re: photoribosome
  5. Message-ID: <Sep.8.15.46.41.1992.713@planchet.rutgers.edu>
  6. Date: 8 Sep 92 19:46:42 GMT
  7. Sender: nanotech@planchet.rutgers.edu
  8. Organization: Dept. Biochemistry, University of Bristol, UK
  9. Lines: 79
  10. Approved: nanotech@aramis.rutgers.edu
  11.  
  12. In article <Sep.2.16.52.01.1992.14146@planchet.rutgers.edu> keithl@klic.rain.com (Keith Lofstrom) writes:
  13.  
  14. >What if one bonded a relatively small molecule on the end of a rhodopsin, and
  15. >bolted the whole thing onto the read end of a ribosome?  The little molecule
  16. >has sites that resemble to a ribosome the different bases it sees when it 
  17. >reads
  18. >an RNA, with the sites arranged in a ring.   The little molecule also has some
  19. >sort of mechanism to start and stop the ribosome from travelling down it.  It
  20. >has two simple commands - rotate (select) to the next site, and activate
  21. >ribosome to read that site.  These commands are received optically.
  22.  
  23.  
  24. <Coloured Light Coding System Deleted>
  25.  
  26. There are a number of problems with this system:
  27.   i) Ribosomes read bases in triplets (codons) not single bases.  There are 21
  28.      different meanings for a codon.  This doesn't effect the meat of your
  29.      scheme but it does make the 'small molecule' (lets call it a pseudo-
  30.      template) quite large.  63 bases if we don't do anything clever like
  31.      trying to overlap the codons.
  32.  
  33.   ii) The RNA is not at one end of the ridosome, but rather runs through
  34.       a hole in the middle (I think that's right, damn I'm forgetting my own
  35.       subject, it's certainly at least a deep groove).  Which will make it
  36.       difficult for the ribosome to accomodate our modified (and inevitably
  37.       enlarged) pseudo-template.
  38.  
  39.   iii) One of the things a ribosome has specifically evolved to do is to read
  40.        the RNA template in a sequential fashion, I don't think it would be at
  41.        all easy to force it to allow the pseudo template to skip codons.  The
  42.        basis of this is that the ribosome has two adjacent codons located at
  43.        sites within itself at any one time and the assembly of the protein
  44.        procedes through a stage in which both codons are simultaneously bound
  45.        to tRNA (tRNA molecules are handles by which the ribosome handles
  46.        the Amino-Acids; they have an Anti-Codon at one end which recognises the
  47.        codons on the template).
  48.  
  49. <Description of use of system deleted>
  50.  
  51. >I can imagine that this setup could be used to put together proteins at very
  52. >high rates, limited only by the ability of the solution to dissipate heat from
  53. >all the wasted photons.  The pieces of the modified ribosome could be
  54. >laboriously put together with traditional wet chemistry and biological
  55. >techniques;  in most cases we are working with "found" materials.
  56.  
  57. It would be limited by the speed at which ribosomes operate, about 1 protein
  58. per minute.
  59.  
  60. >This little beast could be optically programmed to build "second stage"
  61. >ribosomes - modified ribosomes with the functionality built in rather than
  62. >mixed together.  THOSE ribosomes could, in turn, be used to crank out 
  63. >assemblers.  This is all predicated on a lot of protein design computation
  64. >by macroscopic computers which we don't know how to do yet, of course.  In
  65. >a very hand-waving way, this could be a path to implementation - once we learn
  66. >what to implement.
  67.  
  68. We already have a way to build second stage ribosomes, standard genetic
  69. engineering !  What we don't have (as you admit) is the design of a second
  70. stage ribosome, a far, far harder problem to overcome.
  71.  
  72. >Well folks?  Whaddaya think?
  73.  
  74. I think, I'm very glad to see a little lateral thinking about how to implement
  75. nanotech.  I also think this idea is, as you intended it an interesting start
  76. point for discussion.  But I think the idea itself is a little too flawed as it
  77. stands and needs a rethinking.
  78.  
  79. An idea I foind more promising is the prospect of extending the genetic code.
  80. This can be done by taking one of the Amino-Acids which is currently covered
  81. by more that one codon and subverting the spare codon to mean an unnatural
  82. amino-acid of some kind.
  83.  
  84. Ultimately this could be done by redesigning the acyl-tRNA synthetase (the 
  85. which bonds the right amino-acid to the right tRNA) but for the time-being
  86. it could be achieved by using chemistry to achieve the same reaction (I think
  87. this was in fact done years ago as part of the elucidation of the mechanism of
  88. protein synthesis when it was shown that if a tRNA was attached to the wrong 
  89. amino-acid, the ribosome wasn't able to tell and incorporated it as if it were
  90. right.)
  91.