Központi dogma (gén expresszió): Definíció, lépések, szabályozás

A molekuláris biológia központi dogmája elmagyarázza, hogy a gének információáramlása a DNSgenetikai kód egy köztes RNS-másolat majd a fehérjék szintetizálódik a kódból. A dogma alapját képező legfontosabb gondolatokat Francis Crick brit molekuláris biológus javasolta először 1958-ban.

1970-re általánosan elfogadottá vált, hogy az RNS az eredeti DNS kettős spirálból másolt specifikus géneket, majd megalapozta a másolt kódból származó fehérjék előállítását.

A gének másolásának folyamatát a genetikai kód transzkripcióján keresztül és a fehérjék termelését a kód aminosavláncokká történő átalakításával nevezzük. génexpresszió. A sejttől és egyes környezeti tényezőktől függően bizonyos gének expresszálódnak, míg mások szunnyadnak. A génexpressziót az élő szervezetek sejtjei és szervei közötti kémiai jelek szabályozzák.

A felfedezése alternatív illesztés és a DNS nem kódoló részeinek tanulmányozása intronok jelzik, hogy a biológia központi dogmája által leírt folyamat bonyolultabb, mint azt eredetileg feltételezték. Az egyszerű

A fehérjékben kódolt információ nem befolyásolhatja az eredeti DNS-kódot.

A DNS spirál amely a szervezet genetikai információit kódolja, az eukarióta sejtek magjában található. A prokarióta sejtek olyan sejtek, amelyek nem rendelkeznek maggal, tehát DNS-transzkripció, a transzláció és a fehérjeszintézis mind a sejt citoplazmájában zajlik le egy hasonló (de egyszerűbb) úton átírás / fordítás folyamata.

Ban ben eukarióta sejtek, A DNS-molekulák nem hagyhatják el a magot, ezért a sejteknek le kell másolniuk a genetikai kódot, hogy a sejtben lévő fehérjék szintetizálódjanak a sejteken kívül. atommag. A transzkripciós másolási folyamatot egy úgynevezett enzim indítja el RNS-polimeráz és a következő szakaszai vannak:

1. Megindítás, inicializálás. Az RNS-polimeráz ideiglenesen elválasztja a DNS-spirál két szálát. A két DNS-spirálszál kapcsolódik a másolandó génszekvencia mindkét oldalán.

2. Másolás. Az RNS-polimeráz a DNS-szálak mentén halad, és az egyik szálon egy gént másolatot készít.

3. Splicing. A DNS-szálak úgynevezett fehérjét kódoló szekvenciákat tartalmaznak exonok, és olyan szekvenciákat nevezünk, amelyeket nem használnak fel a fehérjetermelésben intronok. Mivel a transzkripciós folyamat célja RNS előállítása a fehérjék szintéziséhez, a genetikai kód intron részét splicing mechanizmus segítségével elvetjük.
   

A második szakaszban másolt DNS-szekvencia tartalmazza az exonokat és az intronokat, és a messenger RNS előfutára.

Az intronok eltávolításához a pre-mRNS a szálat egy intron / exon felületen vágják le. A szál intronrésze kör alakú struktúrát képez és elhagyja a szálat, lehetővé téve a két exonnak az intron mindkét oldaláról való összekapcsolódását. Amikor az intronok eltávolítása befejeződött, az új mRNS szál érett mRNS, és kész elhagyni a magot.

A fehérjék hosszú húrok aminosavak peptidkötések csatlakoznak. Ők felelősek azért, hogy befolyásolják a sejt kinézetét és működését. Sejtstruktúrákat alkotnak, és kulcsszerepet játszanak az anyagcserében. Enzimekként és hormonokként működnek, és sejtmembránokba vannak ágyazva, hogy megkönnyítsék a nagy molekulák átmenetét.

A fehérje aminosav-sorozatának szekvenciáját a DNS-spirál kódolja. A kód a következő négyből áll nitrogénes bázisok:

• Guanin (G)
• Citozin (C)
• Adenin (A)
• Timin (T)

Ezek nitrogén bázisok, és a DNS-lánc minden egyes kapcsolata egy bázispárból áll. A guanin a citozinnal, az adenin pedig a timinnel alkot párat. A hivatkozások egybetűs neveket kapnak, attól függően, hogy melyik bázis áll előbb az egyes linkekben. A bázispárokat G, C, A és T-nek nevezzük a guanin-citozin, a citozin-guanin, az adenin-timin és a timin-adenin kapcsolatok esetében.

Három bázispár egy adott aminosav kódját jelenti, és a-nak hívják kodon. Egy tipikus kodont nevezhetünk GGA-nak vagy ATC-nek. Mivel egy bázispár mind a három kodonhelyének négy különböző konfigurációja lehet, a kodonok teljes száma 4³ vagy 64.

Körülbelül 20 aminosav található a fehérjeszintézisben, és vannak kodonok is a start és a stop jelekhez. Ennek eredményeként elegendő kodon van ahhoz, hogy egyes fehérjékhez aminosav-szekvenciát definiáljunk, némi redundanciával.

Az mRNS egy fehérje kódjának másolata.

Amikor az mRNS elhagyja a magot, keresi a riboszómás szintetizálni azt a fehérjét, amelyre kódolt utasításai vannak.

A riboszómák a sejt gyárai, amelyek előállítják a sejt fehérjéit. Ezek egy kis részből állnak, amely leolvassa az mRNS-t, és egy nagyobb részből, amely az aminosavakat a megfelelő szekvenciában állítja össze. A riboszóma riboszomális RNS és a kapcsolódó fehérjék.

A riboszómák vagy a sejtben lebegnek citoszol vagy a cellához van kötve endoplazmatikus retikulum (ER), a sejt közelében talált, membránnal zárt tasakok sora. Amikor az úszó riboszómák fehérjéket termelnek, a fehérjék felszabadulnak a sejt citoszoljába.

Ha az ER-hez kapcsolódó riboszómák fehérjét termelnek, akkor a fehérje a sejtmembránon kívülre kerül, hogy máshol felhasználható legyen. A hormonokat és enzimeket kiválasztó sejtekben általában sok riboszóma kapcsolódik az ER-hez, és fehérjéket termelnek külső használatra.

Az mRNS egy riboszómához kötődik, és megkezdődhet a kód transzlációja a megfelelő fehérjévé.

A sejt citoszoljában úszó aminosavak és kisméretű RNS molekulák vannak transzfer RNS vagy tRNS. A fehérjeszintézishez használt aminosav-típusokhoz tartozik egy tRNS-molekula.

Amikor a riboszóma elolvassa az mRNS-kódot, kiválaszt egy tRNS-molekulát, hogy a megfelelő aminosavat a riboszómába vigye. A tRNS a meghatározott aminosav molekuláját hozza a riboszómába, amely a megfelelő szekvenciában rögzíti a molekulát az aminosav lánchoz.

Az események sorrendje a következő:

1. Megindítás, inicializálás. Az mRNS molekula egyik vége kötődik a riboszómához.
2. Fordítás. A riboszóma leolvassa az mRNS-kód első kodonját, és kiválasztja a megfelelő aminosavat a tRNS-ből. Ezután a riboszóma leolvassa a második kodont, és a második aminosavat az elsőhöz köti.
3. Befejezés. A riboszóma végigmegy az mRNS-láncon, és egyidejűleg megfelelő fehérjealáncot állít elő. A fehérje lánc egy aminosav szekvencia peptidkötések alkotó a polipeptidlánc.

Egyes fehérjék szakaszosan termelődnek, míg mások folyamatosan szintetizálódnak, hogy megfeleljenek a sejt folyamatos igényeinek. Amikor a riboszóma termeli a fehérjét, a központi dogma információáramlása a DNS-től a fehérjéig teljes.

Nemrégiben tanulmányozták a központi dogmában előirányzott közvetlen információáramlás alternatíváit. Ban ben alternatív illesztés, az pre-mRNS-t levágják az intronok eltávolítására, de a másolt DNS-húrban az exonok szekvenciája megváltozik.

Ez azt jelenti, hogy egy DNS-kód szekvencia két különböző fehérjét eredményezhet. Míg az intronokat nem kódoló genetikai szekvenciákként dobják el, ezek befolyásolhatják az exon kódolását, és bizonyos körülmények között további gének forrásai lehetnek.

Míg a molekuláris biológia központi dogmája továbbra is érvényes az információáramlás tekintetében, az Annak részletei, hogy az információ pontosan hogyan áramlik a DNS-ből a fehérjékbe, kevésbé lineáris, mint eredetileg gondolat.