ცენტრალური დოგმა (გენის გამოხატვა): განმარტება, ნაბიჯები, რეგულაცია

მოლეკულური ბიოლოგიის ცენტრალური დოგმა განმარტავს, რომ გენიდან ინფორმაციის ნაკადის წყაროა დნმგენეტიკური კოდი ან შუალედური RNA ასლი შემდეგ კი ცილები სინთეზირებულია კოდისგან. დოგმატის საფუძვლების ძირითადი იდეები პირველად შემოიტანა ბრიტანელმა მოლეკულურმა ბიოლოგმა ფრენსის კრიკმა 1958 წელს.

1970 წლისთვის საყოველთაოდ აღიარეს, რომ RNA– მ ორიგინალი დნმ – ის ორმაგი სპირალიდან სპეციფიკური გენების ასლები გააკეთა და შემდეგ შექმნა კოპირებული კოდისგან ცილების წარმოების საფუძველი.

გენების კოპირების პროცესში გენეტიკური კოდის გადაწერა და ცილების წარმოება ამინომჟავების ჯაჭვებში კოდის გადაადგილების გზით ეწოდება. გენის გამოხატვა. უჯრედისა და გარემო ფაქტორების გათვალისწინებით, გარკვეული გენები გამოიხატება, ზოგი კი უმოქმედოა. გენების ექსპრესიას მართავს ქიმიური სიგნალები ცოცხალი ორგანიზმების უჯრედებსა და ორგანოებს შორის.

აღმოჩენა ალტერნატიული შეკვეთა და დნმ-ის არაკოდირებადი ნაწილების შესწავლა ე.წ. ინტრონები მიუთითეთ, რომ ბიოლოგიის ცენტრალური დოგმატით აღწერილი პროცესი უფრო რთულია, ვიდრე თავდაპირველად იყო ნავარაუდევი. მარტივი

ცილებში დაშიფრული ინფორმაცია ვერ ახდენს გავლენას დნმ-ის ორიგინალ კოდზე.

დნმ სპირალი რომელიც აკოდირებს ორგანიზმის გენეტიკურ ინფორმაციას, მდებარეობს ეუკარიოტული უჯრედების ბირთვში. პროკარიოტული უჯრედები არის უჯრედები, რომლებსაც არ აქვთ ბირთვი, ასე რომ დნმ-ის ტრანსკრიფცია, თარგმანი და ცილების სინთეზი ხდება უჯრედის ციტოპლაზმაში მსგავსი (მაგრამ უფრო მარტივი) გზით ტრანსკრიფციის / თარგმნის პროცესი.

შიგნით ეუკარიოტული უჯრედები, დნმ-ის მოლეკულებს არ შეუძლიათ დატოვონ ბირთვი, ამიტომ უჯრედებს უწევთ გენეტიკური კოდის კოპირება, რათა უჯრედის გარეთ მდებარე უჯრედებში ცილები მოხდეს ბირთვი. ტრანსკრიფციის კოპირების პროცესი იწყება ფერმენტის მიერ, ე.წ. რნმ პოლიმერაზა მას აქვს შემდეგი ეტაპები:

1. ინიცირება. RNA პოლიმერაზა დროებით ჰყოფს დნმ-ის სპირალის ორ ძაფს. ორი დნმ-ის სპირალის ძაფი ერთვის გზის კოპირების ორივე მხარეს.

2. კოპირება. RNA პოლიმერაზა მოძრაობს დნმ – ის ძაფების გასწვრივ და ქმნის ერთ – ერთ ძაფზე გენის ასლს.

3. სპლიკინგი. დნმ – ის ძაფები შეიცავს ცილების კოდირების მიმდევრობას, რომელსაც ე.წ. ექსონები, და თანმიმდევრობებს, რომლებიც არ გამოიყენება ცილების წარმოებაში, ეწოდება ინტრონები. ვინაიდან ტრანსკრიფციის პროცესის მიზანია რნმ – ის წარმოება ცილების სინთეზისთვის, გენეტიკური კოდის ინტრონის ნაწილი განადგურებულია შერევის მექანიზმის გამოყენებით.
   

მეორე ეტაპზე გადაწერილი დნმ-ის თანმიმდევრობა შეიცავს ექსონებს და ინტრონებს და წარმოადგენს მესენჯერი RNA- ს წინამორბედს.

ინტრონების მოსაშორებლად, წინასწარი mRNA strand იჭრება intron / exon ინტერფეისზე. შრის ინტრონის ნაწილი ქმნის წრიულ სტრუქტურას და ტოვებს სტრიტს, ინტრონის ორივე მხრიდან ორი ეგზონის გაერთიანების საშუალებას აძლევს. როდესაც ინტრონების მოცილება დასრულდება, ახალი mRNA სტრიქონი არის სექსუალურ mRNA, და ის მზად არის დატოვოს ბირთვი.

ცილები გრძელი სიმებიანია ამინომჟავების შეუერთდა პეპტიდური ბმები. ისინი პასუხისმგებელნი არიან გავლენა მოახდინონ იმაზე, თუ როგორ გამოიყურება უჯრედი და რას აკეთებს იგი. ისინი ქმნიან უჯრედების სტრუქტურებს და მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მეტაბოლიზმში. ისინი მოქმედებენ როგორც ფერმენტები და ჰორმონები და ჩანერგილი არიან უჯრედულ მემბრანებში, რაც ხელს უწყობს დიდი მოლეკულების გადასვლას.

ცილისთვის ამინომჟავების სიმების მიმდევრობა კოდირებულია დნმ-ის სპირალში. კოდი შედგება შემდეგი ოთხიდან აზოტოვანი ფუძეები:

• გვიანინი (G)
• ციტოზინი (C)
• ადენინი (ა)
• თიმინი (T)

ეს არის აზოტოვანი ფუძეები და დნმ-ის ჯაჭვის თითოეული რგოლი შედგება ბაზის წყვილისგან. გუანინი წყვილს ქმნის ციტოზინთან და ადენინი ქმნის წყვილს თიმინთან. ბმულებს ენიჭებათ ერთი ასოების სახელები, იმისდა მიხედვით, თუ რომელი ბაზა მოდის პირველზე თითოეულ ბმულზე. ფუძის წყვილებს გუანინ-ციტოზინის, ციტოზინ-გუანინის, ადენინ-თიმინის და თიმინ-ადენინის კავშირებისათვის ეწოდება G, C, A და T.

სამი ფუძის წყვილი წარმოადგენს ამინომჟავის კოდს და ეწოდება a კოდონი. ტიპიურ კოდონს შეიძლება ეწოდოს GGA ან ATC. იმის გამო, რომ ფუძის წყვილი სამი კოდონის ადგილიდან შეიძლება ჰქონდეს ოთხი განსხვავებული კონფიგურაცია, კოდონების საერთო რაოდენობაა 4³ ან 64.

არსებობს დაახლოებით 20 ამინომჟავა, რომლებიც გამოიყენება ცილების სინთეზში და ასევე არსებობს კოდონები საწყისი და გაჩერების სიგნალებისთვის. შედეგად, საკმარისია კოდონები, რომ განისაზღვროს ამინომჟავების თანმიმდევრობა თითოეული ცილისთვის, გარკვეული ჭარბი რაოდენობით.

MRNA არის კოდის ასლი ერთი ცილისთვის.

როდესაც mRNA ტოვებს ბირთვს, ის ეძებს a რიბოსომა პროტეინის სინთეზირებისთვის, რომლისთვისაც მას აქვს კოდირებული ინსტრუქციები.

რიბოსომები უჯრედის ქარხნებია, რომლებიც აწარმოებენ უჯრედის ცილებს. ისინი შედგება მცირე ნაწილისგან, რომელიც კითხულობს mRNA- ს და უფრო დიდი ნაწილისა, რომელიც ამინომჟავებს სწორად თანმიმდევრობით იკრებს. რიბოსომა შედგება რიბოსომული რნმ და მასთან დაკავშირებული ცილები.

რიბოსომები გვხვდება ან უჯრედში მცურავი ციტოზოლი ან ერთვის უჯრედს ენდოპლაზმურ ბადეში (ER), მემბრანის თანდართული ტომრების სერია, რომლებიც ბირთვთან ახლოს არის ნაპოვნი. როდესაც მცურავი რიბოსომები წარმოქმნიან ცილებს, ცილები გამოიყოფა უჯრედის ციტოზოლში.

თუ ER- ზე მიმაგრებული რიბოსომები გამოიმუშავებენ ცილას, ცილა იგზავნება უჯრედის მემბრანის გარეთ და გამოიყენება სხვაგან. უჯრედებს, რომლებიც გამოყოფენ ჰორმონებსა და ფერმენტებს, ჩვეულებრივ, ბევრი რიბოსომა აქვთ მიმაგრებული ER- ზე და წარმოქმნიან ცილებს გარე გამოყენებისათვის.

MRNA უკავშირდება რიბოსომას და შეიძლება დაიწყოს კოდის შესაბამის ცილაში თარგმნა.

უჯრედის ციტოზოლში მცურავია ამინომჟავები და მცირე RNA მოლეკულები გადასცეს RNA ან tRNA. არსებობს tRNA მოლეკულა ამინომჟავის თითოეული ტიპისთვის, რომელიც გამოიყენება ცილების სინთეზისთვის.

როდესაც რიბოსომა წაიკითხავს mRNA კოდს, ის ირჩევს tRNA– ს მოლეკულას, რომ გადავიდეს შესაბამისი ამინომჟავა რიბოსომში. TRNA- ს რიბოსომში მოაქვს მითითებული ამინომჟავის მოლეკულა, რომელიც სწორად თანმიმდევრობით ანიჭებს მოლეკულას ამინომჟავების ჯაჭვს.

მოვლენების თანმიმდევრობა შემდეგია:

1. ინიცირება. MRNA მოლეკულის ერთი ბოლო უკავშირდება რიბოსომას.
2. თარგმანი. რიბოსომა კითხულობს mRNA კოდის პირველ კოდონს და ირჩევს შესაბამის ამინომჟავას tRNA– სგან. შემდეგ რიბოსომა წაიკითხა მეორე კოდონი და მიამაგრა მეორე ამინომჟავა პირველს.
3. Დასრულება. რიბოსომა მუშაობს mRNA ჯაჭვის ქვემოთ და ამავე დროს აწარმოებს შესაბამის ცილის ჯაჭვს. ცილოვანი ჯაჭვი არის ამინომჟავების თანმიმდევრობა პეპტიდური ობლიგაციები აყალიბებს ა პოლიპეპტიდური ჯაჭვი.

ზოგიერთი ცილა იწარმოება ჯგუფებად, ზოგი კი უწყვეტად სინთეზირდება უჯრედის მიმდინარე მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად. როდესაც რიბოსომა პროტეინს გამოიმუშავებს, ცენტრალური დოგმის ინფორმაციის დინამი დნმ-დან პროტეინში სრულდება.

ახლახან შეისწავლეს ცენტრალური დოგმატით გათვალისწინებული ინფორმაციის პირდაპირი ნაკადის ალტერნატივები. შიგნით ალტერნატიული შეკვეთა, წინასწარი mRNA იჭრება ინტრონების მოსაშორებლად, მაგრამ იცვლება ეგზონების თანმიმდევრობა დაკოპირებულ დნმ სტრიქონში.

ეს ნიშნავს, რომ დნმ-ის კოდის ერთმა მიმდევრობამ შეიძლება წარმოშვას ორი განსხვავებული ცილა. მიუხედავად იმისა, რომ ინტრონები უგულებელყოფილია, როგორც არაკოდიდიური გენეტიკური თანმიმდევრობა, მათ შეიძლება გავლენა მოახდინონ ეგზონის კოდირებაზე და გარკვეულ ვითარებაში შეიძლება იყოს დამატებითი გენების წყარო.

მიუხედავად იმისა, რომ მოლეკულური ბიოლოგიის ცენტრალური დოგმა ძალაში რჩება ინფორმაციის ნაკადის მხრივ, დეტალები იმის შესახებ, თუ როგორ მიედინება ინფორმაცია დნმ-დან ცილებზე, უფრო ნაკლებად წრფივია, ვიდრე თავდაპირველად ფიქრობდა.