Centrālā dogma (gēnu izteiksme): definīcija, soļi, regulējums

Molekulārās bioloģijas centrālā dogma paskaidro, ka informācijas plūsma par gēniem notiek no DNSģenētiskais kods uz an starpposma RNS kopija un pēc tam uz olbaltumvielas sintezēts no koda. Galvenās idejas, kas ir dogmas pamatā, pirmo reizi ierosināja britu molekulārais biologs Frensiss Kriks 1958. gadā.

Līdz 1970. gadam kļuva vispārpieņemts fakts, ka RNS izgatavoja specifisku gēnu kopijas no sākotnējās DNS dubultās spirāles un pēc tam veidoja pamatu olbaltumvielu ražošanai no kopētā koda.

Gēnu kopēšanas procesu, izmantojot ģenētiskā koda transkripciju, un olbaltumvielu ražošanu, kodu pārveidojot aminoskābju ķēdēs, sauc par gēnu ekspresija. Atkarībā no šūnas un dažiem vides faktoriem noteikti gēni tiek izteikti, bet citi paliek neaktīvi. Gēnu izpausmi regulē ķīmiskie signāli starp dzīvo organismu šūnām un orgāniem.

Atklāšana alternatīva savienošana un sauc par nekodējošu DNS daļu izpēti introni norāda, ka centrālās bioloģijas dogmas aprakstītais process ir sarežģītāks, nekā sākotnēji tika pieņemts. Vienkārši

Olbaltumvielās kodētā informācija nevar ietekmēt sākotnējo DNS kodu.

The DNS spirāle kas kodē organisma ģenētisko informāciju, atrodas eikariotu šūnu kodolā. Prokariotu šūnas ir šūnas, kurām nav kodola, tātad DNS transkripcija, tulkošana un olbaltumvielu sintēze notiek šūnas citoplazmā, izmantojot līdzīgu (bet vienkāršāku) transkripcijas / tulkošanas process.

In eikariotu šūnas, DNS molekulas nevar atstāt kodolu, tāpēc šūnām ir jākopē ģenētiskais kods, lai sintezētu olbaltumvielas šūnā ārpus kodols. Transkripcijas kopēšanas procesu sāk enzīms, ko sauc RNS polimerāze un tam ir šādi posmi:

1. Uzsākšana. RNS polimerāze uz laiku atdala abus DNS spirāles pavedienus. Abi DNS spirāles pavedieni paliek piestiprināti kopējamās gēnu secības abās pusēs.

2. Kopēšana. RNS polimerāze pārvietojas pa DNS virknēm un vienā no pavedieniem izveido gēna kopiju.

3. Savienošana. DNS virknes satur proteīnus kodējošas sekvences, ko sauc eksoni, un tiek sauktas sekvences, kas netiek izmantotas olbaltumvielu ražošanā introni. Tā kā transkripcijas procesa mērķis ir ražot RNS olbaltumvielu sintēzei, ģenētiskā koda introna daļa tiek izmesta, izmantojot savienošanas mehānismu.
   

Otrajā posmā nokopētā DNS secība satur eksonus un intronus un ir kurjera RNS priekštecis.

Lai noņemtu intronus, pirmsmRNS pavediens tiek sagriezts introna / eksona saskarnē. Virsmas introna daļa veido apļveida struktūru un atstāj virkni, ļaujot abiem introniem no introna abām pusēm apvienoties. Kad intronu atdalīšana ir pabeigta, jaunā mRNS virkne ir nobriedusi mRNS, un tas ir gatavs atstāt kodolu.

Olbaltumvielas ir garas virknes aminoskābes pievienojušās peptīdu saites. Viņi ir atbildīgi par šūnas izskata un tā darbības ietekmēšanu. Tie veido šūnu struktūras un spēlē galveno lomu vielmaiņā. Tie darbojas kā fermenti un hormoni un ir iestrādāti šūnu membrānās, lai atvieglotu lielu molekulu pāreju.

Olbaltumvielu aminoskābju virknes secība ir kodēta DNS spirālē. Kodu veido šādi četri slāpekļa bāzes:

• Guanīns (G)
• Citozīns (C)
• Adenīns (A)
• Timīns (T)

Tās ir slāpekļa bāzes, un katru saiti DNS ķēdē veido bāzes pāris. Guanīns veido pāri ar citozīnu, bet adenīns - ar timīnu. Saitēm tiek piešķirti viena burta nosaukumi atkarībā no tā, kura bāze katrā saitē ir pirmā. Bāzes pārus sauc par G, C, A un T guanīna-citozīna, citozīna-guanīna, adenīna-timīna un timīna-adenīna saitēm.

Trīs bāzes pāri apzīmē kodu noteiktai aminoskābei, un tos sauc par a kodons. Tipisku kodonu varētu saukt par GGA vai ATC. Tā kā katrai no trim kodona vietām bāzes pārim var būt četras dažādas konfigurācijas, kopējais kodonu skaits ir 4³ vai 64.

Olbaltumvielu sintēzē tiek izmantotas apmēram 20 aminoskābes, un ir arī kodoni sākuma un beigu signāliem. Tā rezultātā ir pietiekami daudz kodonu, lai noteiktu olbaltumvielu aminoskābju secību ar dažām atlaišanām.

MRNS ir viena proteīna koda kopija.

Kad mRNS atstāj kodolu, tā meklē a ribosoma sintezēt olbaltumvielu, kurai tai ir kodētas instrukcijas.

Ribosomas ir šūnas rūpnīcas, kas ražo šūnas olbaltumvielas. Tos veido neliela daļa, kas nolasa mRNS, un lielāka daļa, kas aminoskābes saliek pareizā secībā. Ribosomu veido ribosomu RNS un saistītās olbaltumvielas.

Ribosomas ir atrodamas vai nu šūnā peldošās citozols vai piestiprināti pie šūnas Endoplazmatiskais tīkls (ER), virkne membrānas noslēgtu maisiņu, kas atrasti pie kodola. Kad peldošās ribosomas ražo olbaltumvielas, olbaltumvielas izdalās šūnu citosolā.

Ja ER pievienotās ribosomas ražo olbaltumvielu, olbaltumviela tiek nosūtīta ārpus šūnu membrānas, lai to izmantotu citur. Šūnām, kas izdala hormonus un enzīmus, parasti ir daudz ribosomu, kas piestiprinātas ER un ražo olbaltumvielas ārējai lietošanai.

MRNS saistās ar ribosomu, un var sākties koda tulkošana attiecīgajā proteīnā.

Šūnas citozolā peld aminoskābes un mazas RNS molekulas, ko sauc nodot RNS vai tRNS. Katram aminoskābju tipam, ko izmanto olbaltumvielu sintēzei, ir tRNS molekula.

Kad ribosoma nolasa mRNS kodu, tā izvēlas tRNS molekulu, lai attiecīgā aminoskābe tiktu pārnesta uz ribosomu. TRNS ribosomā ienes noteiktas aminoskābes molekulu, kas molekulu pareizajā secībā piestiprina aminoskābju ķēdei.

Notikumu secība ir šāda:

1. Uzsākšana. Viens mRNS molekulas gals saistās ar ribosomu.
2. Tulkojums. Ribosoma nolasa mRNS koda pirmo kodonu un no tRNS izvēlas atbilstošo aminoskābi. Pēc tam ribosoma nolasa otro kodonu un pievieno otro aminoskābi pirmajai.
3. Pabeigšana. Ribosoma darbojas pa mRNS ķēdi un vienlaikus rada atbilstošu olbaltumvielu ķēdi. Olbaltumvielu ķēde ir aminoskābju secība ar peptīdu saites veidojot a polipeptīdu ķēde.

Daži proteīni tiek ražoti partijās, bet citi tiek nepārtraukti sintezēti, lai apmierinātu šūnas pastāvīgās vajadzības. Kad ribosoma ražo olbaltumvielu, centrālās dogmas informācijas plūsma no DNS uz olbaltumvielu ir pilnīga.

Nesen tika pētītas centrālajā dogmā paredzētās tiešās informācijas plūsmas alternatīvas. In alternatīva savienošana, pirmsmRNS tiek sagriezta, lai noņemtu intronus, bet tiek mainīta eksonu secība kopētajā DNS virknē.

Tas nozīmē, ka viena DNS koda secība var radīt divus dažādus proteīnus. Kaut arī introni tiek izmesti kā nekodējošas ģenētiskas sekvences, tie var ietekmēt eksonu kodēšanu un noteiktos apstākļos var būt papildu gēnu avots.

Kaut arī centrālā molekulārās bioloģijas dogma paliek spēkā, ciktāl tas attiecas uz informācijas plūsmu, informācija par to, kā tieši informācija plūst no DNS uz olbaltumvielām, ir mazāk lineāra nekā sākotnēji nodomāju.