Πώς λειτουργεί η Μετάφραση DNA;

Η μετάφραση γενετικού κώδικα από τη μορφή δεοξυριβονουκλεϊνικού οξέος που αποτελείται από μια αλυσίδα τεσσάρων επαναλαμβανόμενων γραμμάτων σε ένα τελικό προϊόν πρωτεΐνης που αποτελείται από αμινοξέα είναι μια καλά κατανοητή διαδικασία. Ένας τρόπος για να περιγράψετε τη διαδικασία είναι να φανταστείτε ότι ένα μόνο σκέλος ενός χρωμοσώματος είναι σαν ένα ράφι γεμάτο με βιβλία οδηγιών γραμμένα σε μια ξένη γλώσσα. Ένας μεταφραστής μπορεί να πάρει ένα βιβλίο από το ράφι και να αρχίσει να μεταγράφει τον κώδικα σε χαρτί. Στη συνέχεια μεταφράζει τους ξένους χαρακτήρες σε λέξεις που ένας αναγνώστης μπορεί να καταλάβει. Ο αναγνώστης στη συνέχεια προχωρά στη δημιουργία ενός χρήσιμου έργου με βάση τις μεταφρασμένες οδηγίες.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

Το DNA αποτελείται από δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες τυλιγμένες μεταξύ τους σε διπλή έλικα. Κάθε νουκλεοτίδιο και των δύο αλυσίδων διαθέτει μια αζωτούχα βάση. Κάθε βάση έχει προσκολληθεί σε αυτό είτε μόριο αδενίνης (Α), κυτοσίνης (C), γουανίνης (G) ή θυμίνης (Τ). Οι δύο αλυσίδες πολυνουκλεοτιδίων συνδέονται μεταξύ τους μέσω ασθενών δεσμών υδρογόνου μεταξύ μορίων ζευγαρωμένων C-και-G και μορίων ζευγαριού Α-και-Τ. Αυτή η μοναδική σύνδεση C-G / A-T επιτρέπει στους κλώνους DNA να διαχωριστούν προσωρινά, ενώ ένα ένζυμο αποσυμπιέζει τη διπλή έλικα σε τμήματα μονών κλώνων για μεταγραφή σε κλώνους του messenger RNA.

Ένας κλώνος του αγγελιοφόρου RNA (mRNA) είναι ένα ακριβές αντίγραφο ενός κλώνου DNA, με την εξαίρεση ότι κάθε θυμίνη (Τ) αντικαθίσταται με ένα μόριο ουρακίλης (U). Μια αλυσίδα μορίων mRNA που αποτελείται από μόρια G, CA και U είναι διατεταγμένη σε τριπλό κώδικα όπως CAC, UUA και CUG. Αυτή η ακολουθία τριπλών κωδικών είναι αντίγραφο της ακολουθίας DNA GTGAATGAC. Ο κωδικός τριών γραμμάτων μεταφράζεται αργότερα σε πρωτεΐνη από ειδικά σύμπλοκα RNA / πρωτεΐνης που αναγνωρίζουν τον κωδικό τριών γραμμάτων και δημιουργούν ένα σκέλος αμινοξέων που ταιριάζει με τον κώδικα. Για παράδειγμα, ο κωδικός mRNA AUG συνδυάζεται με το αμινοξύ μεθειονίνη.

Η μεταγραφή συμβαίνει όταν ένα ένζυμο πολυμεράσης RNA οδηγεί κατά μήκος μιας συγκεκριμένης περιοχής ενός κλώνου DNA και συνθέτει (μεταγράφει) ένα αντίγραφο mRNA. Συνήθως, ο κλώνος mRNA τροποποιείται με αποκοπή σε διάφορα συγκεκριμένα σημεία από ένα ειδικό ένζυμο και στη συνέχεια επανενώνεται σε έναν βραχύτερο κλώνο mRNA που κωδικοποιεί μια λειτουργική πρωτεΐνη. Επομένως, ο αρχικός κωδικοποιητικός κλώνος DNA δεν μεταφράζεται άμεσα σε πρωτεΐνη, αλλά πρέπει να περάσει από ένα στάδιο αλλαγής ως mRNA για να αφαιρέσει ανοησίες αλληλουχίες που δεν κωδικοποιούν ένα γονίδιο.

Η μετάφραση είναι το τελικό βήμα της μετάφρασης μιας ακολουθίας DNA σε μια λειτουργική πρωτεΐνη. Μόρια συμπλόκου RNA / πρωτεΐνης που ονομάζονται «ριβοσώματα» προσκολλούνται στον τροποποιημένο κλώνο mRNA και μεταφράζουν τον κλώνο σε αλυσίδα μορίων πρωτεΐνης. Αυτό επιτυγχάνεται με μόρια μεταφοράς RNA (tRNA) που μεταφέρουν ειδικά αμινοξέα στα ριβοσώματα όπου οι κωδικοί τριών γραμμάτων διαβάζονται και αντιστοιχίζονται με συγκεκριμένα αμινοξέα. Μόλις συντεθεί η αλυσίδα αμινοξέων, συνήθως αναδιπλώνεται αυτόματα σε μια διαμόρφωση που την καθιστά λειτουργική. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια μετάλλαξη DNA μπορεί να είναι καταστροφική. Η μετάλλαξη του DNA μεταγράφεται σε έναν κώδικα mRNA τριών γραμμάτων που, με τη σειρά του, κωδικοποιεί το λάθος αμινοξύ. Αυτό εμποδίζει έτσι την τελική αλυσίδα αμινοξέων να αναδιπλωθεί σωστά σε μια λειτουργική πρωτεΐνη.