Ako funguje preklad DNA?

Preklad genetického kódu z formy jeho deoxyribonukleovej kyseliny pozostávajúcej z reťazca štyroch opakujúcich sa písmen na konečný proteínový produkt pozostávajúci z aminokyselín je dobre známy proces. Jedným zo spôsobov, ako opísať tento postup, je predstaviť si jediný vlákno chromozómu ako poličku s knihami napísanými v cudzom jazyku. Prekladateľ môže vziať jednu knihu z police a začať prepisovať kód na papier. Potom prekladá cudzie znaky do slov, ktorým čitateľ rozumie. Čitateľ potom pokračuje v zostavovaní užitočného projektu na základe preložených pokynov.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

DNA pozostáva z dvoch polynukleotidových reťazcov obalených okolo seba v dvojitej špirále. Každý nukleotid oboch reťazcov obsahuje dusíkatú bázu. Každá báza má na seba pripojenú buď molekulu adenínu (A), cytozínu (C), guanínu (G) alebo tymínu (T). Dva polynukleotidové reťazce sa navzájom spájajú prostredníctvom slabých vodíkových väzieb medzi párovými molekulami C-a-G a párovými molekulami A-a-T. Táto jedinečná väzba C-G / A-T umožňuje dočasné oddelenie vlákien DNA, zatiaľ čo enzým rozbalí dvojitú špirálu na časti jednoduchých vlákien na transkripciu do vlákien mediálnej RNA.

Vlákno messengerovej RNA (mRNA) je presnou kópiou jedného vlákna DNA, s výnimkou toho, že každý tymín (T) je nahradený molekulou uracilu (U). Reťazec molekúl mRNA pozostávajúci z molekúl G, CA a U je usporiadaný do tripletového kódu, ako je CAC, UUA a CUG. Táto sekvencia kódov tripletov je kópiou sekvencie DNA GTGAATGAC. Trojpísmenový kód sa neskôr preloží do proteínu špeciálnymi komplexmi RNA / proteín, ktoré rozpoznávajú trojpísmenový kód a vytvárajú vlákno aminokyselín, ktoré sa zhoduje s kódom. Napríklad mRNA kód AUG je spárovaný s aminokyselinou metionínom.

Prepis nastáva, keď enzým RNA polymeráza jazdí pozdĺž špecifickej oblasti jedného vlákna DNA a syntetizuje (prepisuje) kópiu mRNA. Typicky je mRNA vlákno modifikované prerezaním na niekoľkých špecifických miestach špeciálnym enzýmom a potom sa opäť pripojí k kratšiemu mRNA vláknu, ktoré bude kódovať funkčný proteín. Preto pôvodné kódujúce vlákno DNA nie je priamo preložené na proteín, ale musí prejsť alteračným krokom ako mRNA, aby sa odstránili nezmyselné sekvencie, ktoré nekódujú gén.

Preklad je posledný krok translácie sekvencie DNA na funkčný proteín. Molekuly komplexu RNA / proteín nazývané „ribozómy“ sa pripájajú k modifikovanému reťazcu mRNA a prekladajú reťazec do reťazca proteínových molekúl. Toho sa dosahuje prenosom molekúl RNA (tRNA), ktoré prenášajú špecifické aminokyseliny do ribozómov, kde sa čítajú trojpísmenové kódy a porovnávajú sa so špecifickými aminokyselinami. Akonáhle je aminokyselinový reťazec syntetizovaný, zvyčajne sa automaticky skladá do konformácie, ktorá ho robí funkčným. Z tohto dôvodu môže byť jedna mutácia DNA katastrofálna. Mutácia DNA je prepísaná do trojpísmenového mRNA kódu, ktorý naopak kóduje nesprávnu aminokyselinu. Tým sa zabráni správnemu zloženiu výsledného aminokyselinového reťazca na funkčný proteín.