Dogma Central (Expressão Gênica): Definição, Etapas, Regulação

O dogma central da biologia molecular explica que o fluxo de informações para os genes vem do DNACódigo genético para um cópia de RNA intermediário e então para o proteínas sintetizado a partir do código. As idéias-chave subjacentes ao dogma foram propostas pela primeira vez pelo biólogo molecular britânico Francis Crick em 1958.

Em 1970, tornou-se comumente aceito que o RNA fazia cópias de genes específicos da dupla hélice do DNA original e, então, formou a base para a produção de proteínas a partir do código copiado.

O processo de copiar genes por meio da transcrição do código genético e produzir proteínas por meio da tradução do código em cadeias de aminoácidos é denominado expressão genetica. Dependendo da célula e de alguns fatores ambientais, certos genes são expressos enquanto outros permanecem latentes. A expressão do gene é governada por sinais químicos entre as células e os órgãos dos organismos vivos.

A descoberta de emenda alternativa e o estudo de partes não codificantes do DNA chamadas

A informação codificada em proteínas não pode influenciar o código do DNA original.

O Hélice de DNA que codifica a informação genética do organismo está localizada no núcleo das células eucarióticas. Células procarióticas são células que não têm núcleo, então Transcrição de DNA, tradução e síntese de proteínas ocorrem no citoplasma da célula por meio de um semelhante (mas mais simples) processo de transcrição / tradução.

Dentro células eucarióticas, As moléculas de DNA não podem deixar o núcleo, então as células têm que copiar o código genético para sintetizar proteínas na célula fora do núcleo. O processo de cópia da transcrição é iniciado por uma enzima chamada RNA polimerase e possui as seguintes etapas:

1. Iniciação. A RNA polimerase separa temporariamente as duas fitas da hélice do DNA. As duas fitas de hélice de DNA permanecem ligadas em cada lado da sequência do gene que está sendo copiada.

2. Copiando. A RNA polimerase viaja ao longo das fitas de DNA e faz uma cópia de um gene em uma das fitas.

3. Splicing. As fitas de DNA contêm sequências codificadoras de proteínas chamadas exons, e as sequências que não são usadas na produção de proteínas são chamadas íntrons. Como o objetivo do processo de transcrição é produzir RNA para a síntese de proteínas, a parte do íntron do código genético é descartada por meio de um mecanismo de splicing.
   

A sequência de DNA copiada no segundo estágio contém os exons e introns e é um precursor do RNA mensageiro.

Para remover os íntrons, o pré-mRNA a fita é cortada em uma interface íntron / exon. A parte do íntron da fita forma uma estrutura circular e deixa a fita, permitindo que os dois exões de cada lado do íntron se unam. Quando a remoção dos íntrons estiver completa, a nova fita de mRNA é mRNA maduro, e está pronto para sair do núcleo.

As proteínas são longas cadeias de aminoácidos unido por ligações peptídicas. Eles são responsáveis ​​por influenciar a aparência de uma célula e o que ela faz. Eles formam estruturas celulares e desempenham um papel fundamental no metabolismo. Eles agem como enzimas e hormônios e estão embutidos nas membranas celulares para facilitar a transição de grandes moléculas.

A sequência da cadeia de aminoácidos de uma proteína é codificada na hélice do DNA. O código é composto pelos quatro seguintes bases nitrogenadas:

• Guanina (G)
• Citosina (C)
• Adenina (A)
• Timina (T)

Essas são bases nitrogenadas e cada elo da cadeia de DNA é formado por um par de bases. A guanina forma um par com a citosina e a adenina forma um par com a timina. Os links recebem nomes de uma letra, dependendo da base que vem primeiro em cada link. Os pares de bases são chamados de G, C, A e T para as ligações guanina-citosina, citosina-guanina, adenina-timina e timina-adenina.

Três pares de bases representam um código para um determinado aminoácido e são chamados de códon. Um códon típico pode ser denominado GGA ou ATC. Como cada uma das três posições de códon para um par de base pode ter quatro configurações diferentes, o número total de códons é 4³ ou 64.

Existem cerca de 20 aminoácidos que são usados ​​na síntese de proteínas e também existem códons para sinais de início e parada. Como resultado, existem códons suficientes para definir uma sequência de aminoácidos para cada proteína com algumas redundâncias.

O mRNA é uma cópia do código de uma proteína.

Quando o mRNA deixa o núcleo, ele procura por um ribossomo para sintetizar a proteína para a qual possui as instruções codificadas.

Os ribossomos são as fábricas da célula que produzem as proteínas da célula. Eles são formados por uma pequena parte que lê o mRNA e uma parte maior que reúne os aminoácidos na sequência correta. O ribossomo é feito de RNA ribossomal e proteínas associadas.

Os ribossomos são encontrados flutuando na célula citosol ou anexado à célula retículo endoplasmático (ER), uma série de sacos fechados por membrana encontrados perto do núcleo. Quando os ribossomos flutuantes produzem proteínas, as proteínas são liberadas no citosol da célula.

Se os ribossomos ligados ao RE produzem uma proteína, a proteína é enviada para fora da membrana celular para ser usada em outro lugar. As células que secretam hormônios e enzimas geralmente têm muitos ribossomos ligados ao RE e produzem proteínas para uso externo.

O mRNA se liga a um ribossomo e a tradução do código na proteína correspondente pode começar.

Flutuando no citosol celular estão os aminoácidos e pequenas moléculas de RNA chamadas transferência de RNA ou tRNA. Existe uma molécula de tRNA para cada tipo de aminoácido usado na síntese de proteínas.

Quando o ribossomo lê o código do mRNA, ele seleciona uma molécula de tRNA para transferir o aminoácido correspondente para o ribossomo. O tRNA traz uma molécula do aminoácido especificado para o ribossomo, que anexa a molécula na sequência correta à cadeia de aminoácidos.

A sequência de eventos é a seguinte:

1. Iniciação. Uma extremidade da molécula de mRNA se liga ao ribossomo.
2. Tradução. O ribossomo lê o primeiro códon do código do mRNA e seleciona o aminoácido correspondente do tRNA. O ribossomo então lê o segundo códon e anexa o segundo aminoácido ao primeiro.
3. Conclusão. O ribossomo segue seu caminho para baixo na cadeia de mRNA e produz uma cadeia de proteína correspondente ao mesmo tempo. A cadeia de proteína é uma sequência de aminoácidos com ligações peptídicas formando um cadeia polipeptídica.

Algumas proteínas são produzidas em lotes, enquanto outras são sintetizadas continuamente para atender às necessidades contínuas da célula. Quando o ribossomo produz a proteína, o fluxo de informações do dogma central do DNA para a proteína está completo.

Alternativas para o fluxo direto de informação previsto no dogma central foram recentemente estudadas. Dentro emenda alternativa, o pré-mRNA é cortado para remover os íntrons, mas a sequência de exons na sequência de DNA copiada é alterada.

Isso significa que uma sequência de código de DNA pode dar origem a duas proteínas diferentes. Embora os íntrons sejam descartados como sequências genéticas não codificantes, eles podem influenciar a codificação do exon e podem ser uma fonte de genes adicionais em certas circunstâncias.

Embora o dogma central da biologia molecular permaneça válido no que diz respeito ao fluxo de informações, o detalhes de como exatamente a informação flui do DNA para as proteínas é menos linear do que originalmente pensei.