Co to jest centralny dogmat biologii molekularnej?
Głównym założeniem biologii molekularnej jest to, że materiał genetyczny jest transkrybowany na RNA, a następnie tłumaczony na białko.
Oznacza to, że w tej dyscyplinie uważa się, że przepływ informacji w organizmach przebiega tylko w jednym kierunku: geny są transkrybowane w RNA.
Podejście to zostało upublicznione w 1971 r., Kilka lat po odkryciu funkcji transmisyjnej cząsteczki kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA).
Francis Crick był naukowcem, który przedstawił ten pomysł opisujący transfer informacji genetycznej przy użyciu dostępnych wówczas informacji.
Równolegle Howard Temin zaproponował możliwość, że RNA może służyć do syntezy DNA, jako wyjątkowy, ale możliwy przypadek.
Ta propozycja nie przeważyła wśród społeczności naukowej, biorąc pod uwagę popularność dogmatu i ponieważ był to proces możliwy tylko w komórkach zainfekowanych przez niektóre wirusy RNA.
Co studiuje biologia molekularna?
Biologia molekularna jest, zgodnie z projektem Human Genome, „badaniem struktury, funkcji i składu ważnych biologicznie cząsteczek”.
Dokładniej, biologia molekularna bada molekularne podstawy procesów replikacji, transkrypcji i translacji materiału genetycznego.
Ci, którzy zajmują się biologią molekularną, starają się zrozumieć, w jaki sposób systemy komórkowe oddziałują na siebie pod względem syntezy DNA, RNA i białka.
Chociaż biolog molekularny stosuje techniki unikalne dla swojej dziedziny, łączy je z innymi, bardziej specyficznymi dla genetyki i biochemii.
Znaczna część tej metody ma charakter ilościowy, dlatego istnieje duże zainteresowanie interfejsem tej dyscypliny i technologii informacyjnej: bioinformatyki i / lub biologii obliczeniowej.
Genetyka molekularna stała się bardzo ważnym podpolem biologii molekularnej.
Jak działa centralny dogmat biologii molekularnej?
Dla tych, którzy bronili tego pomysłu, proces był następujący:
Transfer informacji genetycznej
Prace Gregora Mendla w 1865 r. Oznaczały one poprzednik genetycznego dziedzictwa, które pozwala cząsteczce DNA odkrytej w latach 1868-1869 przez Friedricha Mieschera.
Poznanie podstawowej struktury DNA, poznanie procesu syntezy tego samego oraz sposobu kodowania informacji genetycznej.
Replikacja DNA
Następnie odkrycie struktury drugorzędowej DNA pozwoliło na modelowanie struktury podwójnej helisy, która jest dzisiaj tak dobrze znana, ale była to rewelacja w tym czasie.
Takie odkrycie doprowadziło do eksploracji replikacji DNA, ważnego procesu przeżycia komórek, który polega na podziale przez mitozę, a to wymaga wcześniejszej replikacji, która pozwala zachować materiał genetyczny.
W 1958 r. Matthew Meselson i Frank Stahl twierdzili, że ta replikacja jest półkonserwatywna, ponieważ jeden z łańcuchów jest zachowany i służy jako szablon do syntezy jego dopełnienia.
W tym procesie interweniują białka takie jak polimeraza DNA, która dodaje nukleotydy do nowego łańcucha przy użyciu oryginału jako szablonu.
Transkrypcja DNA
Odkrycie i opis tego procesu przyniosły odpowiedź na pytanie, w jaki sposób DNA i białka były związane z przebywaniem w miejscach innych niż komórki.
Cząsteczka pośrednia, która umożliwiła ten związek, okazała się dojrzałym kwasem rybonukleinowym (RNA).
W szczególności polimeraza RNA jest cząsteczką, która pobiera jeden z łańcuchów DNA z formy, z której tworzy nową cząsteczkę RNA. Dzieje się tak po komplementarności zasad.
Oznacza to, że jest to proces, w którym informacja o części DNA jest odtwarzana w kawałku informacyjnego RNA (mRNA).
Produktem transkrypcji jest łańcuch dojrzałego informacyjnego RNA (mRNA).
Tłumaczenie RNA
W końcowej fazie dojrzały RNA informacyjny (mRNA) służy jako szablon do syntezy białek. Tutaj rybosomy interweniują wraz z cząsteczkami RNA przekazującymi ARNt.
Każdy rybosom interpretuje trio nukleotydowych mRNA, zwanych kodonem, i uzupełnia antyodon, który ma każdy tRNA.
Ten tRNA niesie ze sobą aminokwas, który zmieści się w łańcuchu polipeptydowym, tak że wygina się w prawidłowej konformacji.
W komórkach prokariotycznych transkrypcja i translacja mogą występować razem, podczas gdy w komórkach eukariotycznych transkrypcja zachodzi w jądrze komórkowym i translacja zachodzi w cytoplazmie.
Pokonanie dogmatu
W latach sześćdziesiątych zaobserwowano, że niektóre wirusy faworyzują komórkę zdolną do „retrotranskrypcji” RNA do DNA.
Tak było w przypadku białka odwrotnej transkryptazy (RT), odpowiedzialnego za wykorzystanie matrycy RNA RNA do syntezy podwójnej nici prowirusowego DNA w celu zintegrowania go z DNA komórkowym.
Białko to jest obecnie używane w laboratoriach i zostało nagrodzone Nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny Howardowi Teminowi, Davidowi Baltimore i Renato Dulbecco w 1975 roku.
Z drugiej strony, istnieją inne wirusy utworzone przez RNA, zdolne do syntezy łańcucha RNA od tego, który już posiadają.
Inną możliwą przyczyną tej zmiany mogą być defekty sekwencji regulatorowych genów wpływających na ekspresję białka i proces transkrypcji jednego lub kilku genów.
Odkrycia te były podstawą wielu badań w dziedzinie biologii molekularnej, takich jak te związane z chorobą nowotworową, chorobami neurodegeneracyjnymi lub biologią syntetyczną.
Krótko mówiąc, głównym dogmatem biologii molekularnej była próba wyjaśnienia, w jaki sposób przepływ informacji genetycznej działa w organizmie.
Próbuję tego, który został przezwyciężony, po kilku latach badań naukowych, które pozwoliły wyjaśnić bliżej rzeczywistości.
