Как работает трансляция ДНК?

Перевод генетического кода из его формы дезоксирибонуклеиновой кислоты, состоящей из цепочки из четырех повторяющихся букв, в конечный белковый продукт, состоящий из аминокислот, является хорошо изученным процессом. Один из способов описать этот процесс - представить себе отдельную цепочку хромосомы, подобную книжной полке, заполненной книгами с практическими рекомендациями, написанными на иностранном языке. Переводчик может взять с полки одну книгу и начать переводить код на бумагу. Затем он переводит иностранные символы в слова, понятные читателю. Затем читатель приступает к созданию полезного проекта на основе переведенных инструкций.

•••Комсток / Комсток / Getty Images

ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, обернутых друг вокруг друга двойной спиралью. Каждый нуклеотид обеих цепей содержит азотистое основание. К каждому основанию присоединена молекула аденина (A), цитозина (C), гуанина (G) или тимина (T). Две полинуклеотидные цепи связываются друг с другом посредством слабых водородных связей между парными молекулами C и G и парными молекулами A и T. Это уникальное соединение C-G / A-T позволяет цепям ДНК временно разделяться, в то время как фермент распаковывает двойную спираль на участки одиночных цепей для транскрипции в цепочки матричной РНК.

Нить информационной РНК (мРНК) является точной копией одной нити ДНК, за исключением того, что каждый тимин (Т) заменен молекулой урацила (U). Цепочка молекул мРНК, состоящая из молекул G, C A и U, организована в виде триплетного кода, такого как CAC, UUA и CUG. Эта последовательность триплетных кодов является копией последовательности ДНК GTGAATGAC. Трехбуквенный код позже переводится в белок с помощью специальных комплексов РНК / белок, которые распознают трехбуквенный код и создают цепочку аминокислот, соответствующую этому коду. Например, код мРНК AUG соответствует аминокислоте метионину.

Транскрипция происходит, когда фермент РНК-полимеразы перемещается по определенной области одной цепи ДНК и синтезирует (транскрибирует) копию мРНК. Как правило, цепь мРНК модифицируется путем ее разрезания в нескольких конкретных точках специальным ферментом, а затем воссоединения в более короткую цепь мРНК, которая будет кодировать функциональный белок. Следовательно, исходная кодирующая цепь ДНК не транслируется напрямую в белок, но должна пройти этап изменения в качестве мРНК для удаления бессмысленных последовательностей, которые не кодируют ген.

Трансляция - это последний этап трансляции последовательности ДНК в функциональный белок. Молекулы комплекса РНК / белка, называемые «рибосомами», присоединяются к модифицированной цепи мРНК и переводят эту цепь в цепочку белковых молекул. Это достигается путем переноса молекул РНК (тРНК), которые переносят определенные аминокислоты в рибосомы, где трехбуквенные коды считываются и сопоставляются с конкретными аминокислотами. После того, как аминокислотная цепь синтезирована, она обычно автоматически складывается в конформацию, которая делает ее функциональной. Вот почему одна мутация ДНК может иметь катастрофические последствия. Мутация ДНК транскрибируется в трехбуквенный код мРНК, который, в свою очередь, кодирует неправильную аминокислоту. Таким образом, это предотвращает правильное сворачивание конечной аминокислотной цепи в функциональный белок.