Kuidas DNA tõlge töötab?

Geneetilise koodi tõlkimine selle desoksüribonukleiinhappe vormist, mis koosneb neljast korduvast tähest koosnevast ahelast, aminohapetest koosneva lõpliku valgu produktiks, on hästi mõistetav protsess. Üks viis protsessi kirjeldamiseks on ette kujutada, et üks kromosoomi ahel on nagu raamaturiiul, mis on täidetud võõrkeeles kirjutatud õpetusraamatutega. Tõlk võib võtta riiulilt ühe raamatu ja hakata koodi paberile ümber kirjutama. Seejärel tõlgib ta võõraid tähemärke lugejale arusaadavateks sõnadeks. Seejärel jätkab lugeja tõlgitud juhiste põhjal kasuliku projekti ehitamist.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

DNA koosneb kahest polünukleotiidahelast, mis on mähitud üksteise ümber topeltheeliksisse. Mõlema ahela igal nukleotiidil on lämmastikuga alus. Iga alus on selle külge kinnitanud kas adeniini (A), tsütosiini (C), guaniini (G) või tümiini (T) molekuli. Kaks polünukleotiidahelat seonduvad üksteisega nõrkade vesiniksidemete kaudu C- ja -G-paaristatud molekulide ning A-ja-T-ga seotud molekulide vahel. See ainulaadne C-G / A-T-sidumine võimaldab DNA-ahelatel ajutiselt eralduda, samal ajal kui ensüüm tõmbab kaksikheeliksi lahti üksikute ahelate osadeks, et transkribeerida messenger-RNA kiududeks.

Messenger RNA (mRNA) ahel on ühe DNA ahela täpne koopia, välja arvatud see, et iga tümiin (T) asendatakse uratsiili (U) molekuliga. G, CA ja U molekulidest koosnev mRNA molekulide ahel on paigutatud triplettkoodi nagu CAC, UUA ja CUG. See triplettkoodide järjestus on DNA järjestuse GTGAATGAC koopia. Kolmetäheline kood muudetakse hiljem valguks spetsiaalsete RNA / valgukomplekside abil, mis tunnevad ära kolmetähelise koodi ja loovad koodile vastava aminohapete ahela. Näiteks sobitatakse mRNA kood AUG aminohappe metioniiniga.

Transkriptsioon toimub siis, kui RNA polümeraasi ensüüm sõidab mööda ühe DNA ahela konkreetset piirkonda ja sünteesib (transkribeerib) mRNA koopia. Tavaliselt modifitseeritakse mRNA ahelat, lõigates selle spetsiaalse ensüümi abil mitmesse spetsiifilisse kohta ja ühendades seejärel uuesti lühemaks mRNA ahelaks, mis kodeerib funktsionaalset valku. Seetõttu ei transleerita algset kodeerivat DNA-ahelat otse valguks, vaid see peab läbima modifitseerimisetapi mRNA-na, et eemaldada mõttetuid järjestusi, mis geeni ei kodeeri.

Tõlkimine on viimane järjestus DNA järjestuse translatsiooniks funktsionaalseks valguks. RNA / valgu kompleksi molekulid, mida nimetatakse "ribosoomideks", kinnituvad modifitseeritud mRNA ahelaga ja muudavad ahela valgumolekulide ahelaks. See saavutatakse spetsiifilisi aminohappeid kandvate RNA (tRNA) molekulide ülekandmisega ribosoomidesse, kus loetakse kolmetähelisi koode ja sobitatakse need spetsiifiliste aminohapetega. Kui aminohappeahel on sünteesitud, voldib see tavaliselt konformatsiooni, mis muudab selle funktsionaalseks. Seetõttu võib üks DNA mutatsioon olla katastroofiline. DNA mutatsioon transkribeeritakse kolmetäheliseks mRNA koodiks, mis omakorda kodeerib vale aminohapet. See takistab seeläbi lõpliku aminohappeahela korrektset voltimist funktsionaalseks valguks.