Centrinė dogma (genų raiška): apibrėžimas, žingsniai, reguliavimas

Centrinė molekulinės biologijos dogma paaiškina, kad informacijos apie genus srautas yra iš DNRgenetinis kodas į tarpinė RNR kopija ir tada į baltymai sintetinamas iš kodo. Pagrindines dogmos pagrindines idėjas pirmą kartą pasiūlė britų molekulinis biologas Francisas Crickas 1958 m.

Iki 1970 m. Tapo visuotinai pripažinta, kad RNR pagamino specifinių genų kopijas iš pirminio DNR dvigubos spiralės ir tada sudarė baltymų gamybos iš nukopijuoto kodo pagrindą.

Genų kopijavimo procesas perrašant genetinį kodą ir baltymai gaminami kodą paverčiant aminorūgščių grandinėmis vadinamas genų ekspresija. Priklausomai nuo ląstelės ir kai kurių aplinkos veiksnių, tam tikri genai yra išreikšti, o kiti lieka neveikiantys. Genų ekspresiją reguliuoja cheminiai signalai tarp gyvų organizmų ląstelių ir organų.

Aptikimas alternatyvus sujungimas ir vadinamas nekoduojančių DNR dalių tyrimas intronai rodo, kad centrinės biologijos dogmos aprašytas procesas yra sudėtingesnis nei manyta iš pradžių. Paprasta DNR ir RNR į baltymų seką turi šakas ir variantus, kurie padeda organizmams prisitaikyti prie besikeičiančios aplinkos

Baltymuose užkoduota informacija negali paveikti pirminio DNR kodo.

The DNR spiralė kuri koduoja organizmo genetinę informaciją, yra eukariotų ląstelių branduolyje. Prokariotinės ląstelės yra ląstelės, neturinčios branduolio, taigi DNR transkripcija, vertimas ir baltymų sintezė vyksta ląstelės citoplazmoje per panašią (bet paprastesnę) perrašymo / vertimo procesas.

Į eukariotinės ląstelės, DNR molekulės negali išeiti iš branduolio, todėl ląstelės turi nukopijuoti genetinį kodą, kad sintetintų baltymus ląstelėje už branduolys. Transkripcijos kopijavimo procesą pradeda fermentas, vadinamas RNR polimerazė ir jis turi šiuos etapus:

1. Inicijavimas. RNR polimerazė laikinai atskiria dvi DNR spiralės sruogas. Dvi DNR spiralės sruogos lieka pritvirtintos kopijuojamos genų sekos abiejose pusėse.

2. Kopijavimas. RNR polimerazė keliauja palei DNR grandines ir vienoje iš gijų padaro geno kopiją.

3. Sujungimas. DNR grandinėse yra baltymus koduojančių sekų, vadinamų egzonaiir vadinamos sekos, kurios nėra naudojamos baltymų gamyboje intronai. Kadangi transkripcijos proceso tikslas yra gaminti RNR baltymų sintezei, introninė genetinio kodo dalis išmetama naudojant sujungimo mechanizmą.
   

Antrajame etape nukopijuotoje DNR sekoje yra egzonų ir intronų ir ji yra pirminės RNR pirmtakas.

Norėdami pašalinti intronus, prieš iRNR grandinė yra supjaustyta introno / egzono sąsajoje. Introno sruogos dalis suformuoja apskritą struktūrą ir palieka sruogą, leidžiant abiem introno pusėms iš abiejų introno pusių susijungti. Baigus intronų pašalinimą, naujoji mRNR grandinė yra subrendusi mRNR, ir jis yra pasirengęs palikti branduolį.

Baltymai yra ilgos virvelės amino rūgštys sujungtos peptidinėmis jungtimis. Jie yra atsakingi už įtaką ląstelės išvaizdai ir jos veikimui. Jie formuoja ląstelių struktūras ir vaidina pagrindinį metabolizmo vaidmenį. Jie veikia kaip fermentai ir hormonai ir yra įterpti į ląstelių membranas, kad palengvintų didelių molekulių perėjimą.

Baltymų aminorūgščių eilės seka užkoduota DNR spiralėje. Kodas susideda iš šių keturių azoto bazės:

• Guaninas (G)
• Citozinas (C)
• Adeninas (A)
• Timinas (T)

Tai yra azotinės bazės, ir kiekvieną DNR grandinės grandį sudaro bazių pora. Guaninas sudaro porą su citozinu, o adeninas - su timinu. Nuorodoms suteikiami vienos raidės pavadinimai, atsižvelgiant į tai, kuri bazė yra pirmoji kiekvienoje nuorodoje. Bazių poros vadinamos G, C, A ir T guanino-citozino, citozino-guanino, adenino-timino ir timino-adenino jungtims.

Trys bazių poros reiškia tam tikros aminorūgšties kodą ir vadinamos a kodonas. Tipiškas kodonas gali būti vadinamas GGA arba ATC. Kadangi kiekviena iš trijų bazinės poros kodono vietų gali turėti keturias skirtingas konfigūracijas, bendras kodonų skaičius yra 4³ arba 64.

Yra apie 20 aminorūgščių, kurios naudojamos baltymų sintezėje, taip pat yra kodonai, skirti pradėti ir sustabdyti signalus. Dėl to yra pakankamai kodonų, kad būtų galima apibrėžti kiekvieno baltymo aminorūgščių seką su tam tikrais pertekliais.

MRNR yra vieno baltymo kodo kopija.

Kai iRNR palieka branduolį, ji ieško a ribosoma sintetinti baltymą, kuriam yra užkoduotos instrukcijos.

Ribosomos yra ląstelės gamyklos, gaminančios ląstelės baltymus. Jie susideda iš mažos dalies, nuskaitančios iRNR, ir didesnės dalies, surenkančios aminorūgštis teisinga seka. Ribosoma susideda iš ribosominė RNR ir su jais susiję baltymai.

Ribosomos randamos arba plūduriuojančios ląstelėje citozolis arba pritvirtinti prie langelio endoplazminis Tinklelis (ER), šalia branduolio rasta membranomis uždarytų maišelių serija. Kai plūduriuojančios ribosomos gamina baltymus, baltymai išsiskiria į ląstelės citozolį.

Jei prie ER prisijungusios ribosomos gamina baltymą, baltymas siunčiamas už ląstelės membranos ribų, kad būtų naudojamas kitur. Ląstelės, išskiriančios hormonus ir fermentus, paprastai turi daug ribosomų, prisijungusių prie ER ir gaminančių baltymus išoriniam naudojimui.

MRNR prisijungia prie ribosomos ir gali prasidėti kodo vertimas į atitinkamą baltymą.

Ląstelės citozolyje plūduriuoja vadinamos aminorūgštys ir mažos RNR molekulės pernešti RNR arba tRNR. Kiekvieno tipo aminorūgščiai, naudojamai baltymų sintezei, yra tRNR molekulė.

Kai ribosoma perskaito mRNR kodą, ji pasirenka tRNR molekulę, kad atitinkama aminorūgštis būtų perkelta į ribosomą. TRNR į ribosomą atneša nurodytos aminorūgšties molekulę, kuri molekulę teisinga seka pritvirtina prie aminorūgščių grandinės.

Įvykių seka yra tokia:

1. Inicijavimas. Vienas iRNR molekulės galas prisijungia prie ribosomos.
2. Vertimas. Ribosoma nuskaito pirmąjį iRNR kodo kodoną ir iš tRNR parenka atitinkamą aminorūgštį. Tada ribosoma perskaito antrąjį kodoną ir prie pirmosios prijungia antrąją aminorūgštį.
3. Baigimas. Ribosoma veikia žemyn iRNR grandinę ir tuo pačiu metu gamina atitinkamą baltymų grandinę. Baltymų grandinė yra aminorūgščių seka su peptidiniai ryšiai formuojantis a polipeptidinė grandinė.

Kai kurie baltymai gaminami partijomis, o kiti yra nuolat sintetinami, siekiant patenkinti nuolatinius ląstelės poreikius. Kai ribosoma gamina baltymą, centrinės dogmos informacijos srautas iš DNR į baltymą yra baigtas.

Neseniai buvo tiriamos alternatyvos tiesioginiam informacijos srautui, numatytam centrinėje dogmoje. Į alternatyvus sujungimas, priešmRNR yra supjaustoma, siekiant pašalinti intronus, tačiau nukopijuotų DNR eilių eksonų seka yra pakeista.

Tai reiškia, kad viena DNR kodo seka gali sukelti du skirtingus baltymus. Nors intronai atmetami kaip nekoduojančios genetinės sekos, jie gali turėti įtakos egzonų kodavimui ir tam tikromis aplinkybėmis gali būti papildomų genų šaltinis.

Nors centrinė molekulinės biologijos dogma išlieka galiojanti informacijos srauto atžvilgiu, išsami informacija apie tai, kaip informacija iš DNR patenka į baltymus, yra mažiau linijinė nei iš pradžių pagalvojo.