Przetłumaczenie kodu genetycznego z jego formy kwasu dezoksyrybonukleinowego składającego się z łańcucha czterech powtarzających się liter na końcowy produkt białkowy składający się z aminokwasów jest dobrze poznanym procesem. Jednym ze sposobów opisania tego procesu jest wyobrażenie sobie pojedynczej nici chromosomu, która jest jak półka z książkami wypełniona poradnikami napisanymi w obcym języku. Tłumacz może wziąć jedną książkę z półki i zacząć przepisywać kod na papier. Następnie tłumaczy obce znaki na słowa zrozumiałe dla czytelnika. Czytelnik następnie przystępuje do budowania użytecznego projektu na podstawie przetłumaczonych instrukcji.
Podstawy DNA
•••Comstock/Comstock/Getty Images
DNA składa się z dwóch łańcuchów polinukleotydowych owiniętych wokół siebie w podwójnej helisie. Każdy nukleotyd obu łańcuchów posiada zasadę azotową. Każda zasada ma dołączoną cząsteczkę adeniny (A), cytozyny (C), guaniny (G) lub tyminy (T). Dwa łańcuchy polinukleotydowe łączą się ze sobą poprzez słabe wiązania wodorowe między cząsteczkami sparowanymi C-i-G i cząsteczkami sparowanymi A-i-T. To unikalne wiązanie C-G/A-T umożliwia czasowe oddzielenie nici DNA, podczas gdy enzym rozpina podwójną helisę na odcinki pojedynczych nici do transkrypcji w nici informacyjnego RNA.
Podstawy mRNA
Nić informacyjnego RNA (mRNA) jest dokładną kopią pojedynczej nici DNA, z tym wyjątkiem, że każda tymina (T) jest zastąpiona cząsteczką uracylu (U). Łańcuch cząsteczek mRNA składający się z cząsteczek G, CA i U jest ułożony w kod tripletowy, taki jak CAC, UUA i CUG. Ta sekwencja kodów trypletowych jest kopią sekwencji DNA GTGAATGAC. Trzyliterowy kod jest później tłumaczony na białko przez specjalne kompleksy RNA/białko, które rozpoznają trzyliterowy kod i tworzą pasmo aminokwasów, które pasują do kodu. Na przykład kod mRNA AUG jest dopasowany do aminokwasu metioniny.
Transkrypcja
Transkrypcja zachodzi, gdy enzym polimerazy RNA przemieszcza się wzdłuż określonego regionu pojedynczej nici DNA i syntetyzuje (transkrybuje) kopię mRNA. Zazwyczaj nić mRNA jest modyfikowana przez przycięcie w kilku określonych miejscach przez specjalny enzym, a następnie ponowne połączenie w krótszą nić mRNA, która będzie kodować funkcjonalne białko. Dlatego oryginalna kodująca nić DNA nie jest bezpośrednio tłumaczona na białko, ale musi przejść przez etap zmiany jako mRNA, aby usunąć nonsensowne sekwencje, które nie kodują genu.
Tłumaczenie
Translacja jest ostatnim etapem translacji sekwencji DNA na funkcjonalne białko. Cząsteczki kompleksu RNA/białko zwane „rybosomami” przyłączają się do zmodyfikowanej nici mRNA i przekształcają nić w łańcuch cząsteczek białka. Odbywa się to poprzez przeniesienie cząsteczek RNA (tRNA), które przenoszą określone aminokwasy do rybosomów, gdzie trzyliterowe kody są odczytywane i dopasowywane do określonych aminokwasów. Gdy łańcuch aminokwasowy zostanie zsyntetyzowany, zazwyczaj automatycznie fałduje się w konformację, która sprawia, że jest funkcjonalny. Dlatego pojedyncza mutacja DNA może być katastrofalna. Mutacja DNA zostaje przepisana na trzyliterowy kod mRNA, który z kolei koduje niewłaściwy aminokwas. Zapobiega to w ten sposób prawidłowemu fałdowaniu końcowego łańcucha aminokwasowego w funkcjonalne białko.