La traduzione del codice genetico dalla sua forma di acido desossiribonucleico costituita da una catena di quattro lettere ripetute in un prodotto proteico finale costituito da amminoacidi è un processo ben compreso. Un modo per descrivere il processo è immaginare un singolo filamento di un cromosoma come una libreria piena di manuali scritti in una lingua straniera. Un traduttore può prendere un libro dallo scaffale e iniziare a trascrivere il codice su carta. Quindi traduce i caratteri stranieri in parole che un lettore può capire. Il lettore procede quindi a costruire un utile progetto basato sulle istruzioni tradotte.
Nozioni di base sul DNA
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Il DNA è costituito da due catene polinucleotidiche avvolte l'una intorno all'altra in una doppia elica. Ogni nucleotide di entrambe le catene possiede una base azotata. Ad ogni base è attaccata una molecola di adenina (A), citosina (C), guanina (G) o timina (T). Le due catene polinucleotidiche si legano l'una all'altra tramite deboli legami idrogeno tra le molecole accoppiate C e G e le molecole accoppiate A e T. Questo legame unico C-G/A-T consente ai filamenti di DNA di separarsi temporaneamente, mentre un enzima decomprime la doppia elica in sezioni di singoli filamenti per la trascrizione in filamenti di RNA messaggero.
Nozioni di base sull'mRNA
Un filamento di RNA messaggero (mRNA) è una copia esatta di un singolo filamento di DNA, con l'eccezione che ogni timina (T) viene sostituita con una molecola di uracile (U). Una catena di molecole di mRNA costituita da molecole G, C A e U è organizzata in un codice tripletta come CAC, UUA e CUG. Questa sequenza di codici tripletta è una copia della sequenza del DNA GTGAATGAC. Il codice a tre lettere viene successivamente tradotto in proteine da speciali complessi RNA/proteina che riconoscono il codice a tre lettere e costruiscono un filamento di amminoacidi che corrisponde al codice. Ad esempio, il codice dell'mRNA AUG è abbinato all'aminoacido metionina.
Trascrizione
La trascrizione si verifica quando un enzima RNA polimerasi viaggia lungo una regione specifica di un singolo filamento di DNA e sintetizza (trascrive) una copia di mRNA. Tipicamente, il filamento di mRNA viene modificato tagliandolo in diversi punti specifici da un enzima speciale e quindi riunito in un filamento di mRNA più corto che codificherà una proteina funzionale. Pertanto, il filamento di DNA codificante originale non viene tradotto direttamente in proteina, ma deve passare attraverso una fase di alterazione come mRNA per rimuovere le sequenze senza senso che non codificano per un gene.
Traduzione
La traduzione è la fase finale della traduzione di una sequenza di DNA in una proteina funzionale. Le molecole complesse RNA/proteine chiamate "ribosomi" si attaccano al filamento di mRNA modificato e traducono il filamento in una catena di molecole proteiche. Ciò si ottiene mediante il trasferimento di molecole di RNA (tRNA) che trasportano amminoacidi specifici ai ribosomi dove vengono letti codici di tre lettere e abbinati a specifici amminoacidi. Una volta che la catena di amminoacidi è sintetizzata, in genere si ripiega automaticamente in una conformazione che la rende funzionale. Questo è il motivo per cui una singola mutazione del DNA può essere disastrosa. La mutazione del DNA viene trascritta in un codice mRNA di tre lettere che, a sua volta, codifica per l'amminoacido sbagliato. Ciò impedisce quindi alla catena di amminoacidi finale di ripiegarsi correttamente in una proteina funzionale.