有效能量的“定海神针”———浅谈负熵化mRNA的调控机制 负熵如何调控mRNA稳定性？ 负熵调控mRNA稳定性的方式主要涉及到维持mRNA分子的有序结构和防止其降解。以下是具体的机制： 维持mRNA的二级和三级结构：mRNA的稳定性依赖于其二级和三级结构的完整性。负熵通过减少细胞内的混乱和无序状态，有利于mRNA分子保持其正确的空间构象和折叠状态。这种稳定的结构可以防止mRNA被酶或其他细胞组分错误地识别和降解。 保护mRNA免受水解：细胞内的水解酶可能会攻击mRNA并导致其降解。负熵可以通过维持细胞环境的稳定性，降低水解酶的活性，从而保护mRNA免受水解的破坏。 促进mRNA与保护蛋白的结合：一些细胞内的蛋白可以与mRNA结合，形成mRNA-蛋白复合物，从而保护mRNA免受降解。负熵可以通过促进这些保护蛋白的正确折叠和组装，以及优化mRNA与保护蛋白之间的相互作用，来增强这种保护作用。 优化RNA加工过程：mRNA在合成后需要经历一系列的加工过程，如剪接、修饰等，以形成成熟的mRNA分子。负熵可以优化这些加工过程，确保mRNA能够正确地加工和成熟，从而增强其稳定性。 负熵怎样保护mRNA免受水解？ 负熵保护mRNA免受水解的机制可以从几个方面来阐述： 维持细胞内环境的稳定：负熵通过减少细胞内的混乱和无序状态，维持了细胞内部环境的稳定。这种稳定的环境有利于保持mRNA分子的完整性和稳定性，防止其受到水解酶的攻击。例如，负熵可以维持pH值的稳定，防止mRNA在酸性或碱性环境中受到水解。 促进mRNA的正确折叠和构象：负熵有助于mRNA分子的正确折叠和构象，使其形成稳定的二级和三级结构。这种稳定的结构能够抵抗水解酶的降解作用，因为水解酶通常需要特定的识别位点来攻击mRNA。当mRNA结构稳定时，这些识别位点可能被遮蔽或变形，从而降低水解酶的攻击效 综上所述，负熵通过维持mRNA的有序结构、促进mRNA与保护蛋白的结合，优化RNA加工过程，维持细胞内环境的稳定，促进mRNA的正确折叠和构象等方式，调控mRNA的稳定性和保护mRNA免受水解。 以上作用有助于确保mRNA在细胞内能够长时间存在，从而支持端粒酶翻译过程的持续进行。 如何理解“正熵”与“负熵”的概念？ 可以从以下几个方面进行阐述： 正熵 定义：正熵指的是熵增加的过程，即系统无序度增加的状态。生命科学中指无序化无效能量。在热力学中，熵是衡量系统无序程度的一个物理量。后现代物理学中指系统的混沌状态。 表现：当系统自发地向平衡态演变时，往往会伴随着熵的增加。例如，在一个封闭系统中，热量总是自发地从高温物体传向低温物体，这一过程就是熵增加的过程。 意义：正熵的增加是自然界中普遍存在的现象，它代表了系统从有序向无序的转变，是热力学第二定律的核心内容之一。 负熵 定义：负熵是反熵增的过程，即系统有序度增加的状态。这是一个相对非热力学经典的概念，由薛定谔等人提出，用以解释生命现象等复杂系统的有序性来源。在生命科学中指系统的有序有效能量。 表现：在生命系统中，生物体通过不断从环境中摄取低熵物质（如食物、氧气）并排出高熵废物（如二氧化碳、排泄物），维持自身的有序状态，这一过程就是负熵的体现。 意义：负熵理论为理解生命现象提供了新的视角，它强调生命体是一个开放系统，能够不断从环境中获取负熵以维持自身的有序性和稳定性。此外，负熵概念也被广泛应用于信息论、系统科学等领域，用以描述系统有序化、组织化、复杂化的过程。 综上所述，“正熵”与“负熵”是描述系统有序度变化的两个相反概念，它们在热力学、生物学、信息论等多个领域都具有重要意义。正熵代表了系统无序度的增加，是自然界中普遍存在的现象；而负熵则代表了系统有序度的增加，为理解生命现象等复杂系统的有序性来源提供了新的视角。 熵，负熵，构建起了圆满的后现代物理学基本框架，它将开启后现代物里学与生命科学跨入新纪元。 （任天泥/中国负熵生命科学研究院首席研究员）