Centrálna dogma (génový prejav): definícia, kroky, regulácia

Centrálna dogma molekulárnej biológie vysvetľuje, že informačný tok pre gény pochádza z DNAgenetický kód do an stredná kópia RNA a potom do bielkoviny syntetizované z kódu. Kľúčové myšlienky, z ktorých vychádza dogma, boli prvýkrát navrhnuté britským molekulárnym biológom Francisom Crickom v roku 1958.

V roku 1970 sa začalo všeobecne akceptovať, že RNA vytvorila kópie špecifických génov z pôvodnej dvojitej špirály DNA a potom vytvorila základ pre produkciu proteínov z kopírovaného kódu.

Proces kopírovania génov transkripciou genetického kódu a produkcie proteínov transláciou kódu do reťazcov aminokyselín sa nazýva génová expresia. V závislosti od bunky a niektorých faktorov prostredia sú určité gény exprimované, zatiaľ čo iné zostávajú nečinné. Génová expresia je riadená chemickými signálmi medzi bunkami a orgánmi živých organizmov.

Objav alternatívne spájanie a štúdium nekódujúcich častí DNA tzv intróny naznačujú, že proces opísaný v centrálnej dogme biológie je komplikovanejší, ako sa pôvodne predpokladalo. Jednoduché

Informácie kódované v proteínoch nemôžu ovplyvniť pôvodný kód DNA.

The Špirála DNA ktorý kóduje genetickú informáciu organizmu, sa nachádza v jadre eukaryotických buniek. Prokaryotické bunky sú bunky, ktoré nemajú jadro, takže Transkripcia DNA, translácia a syntéza proteínov prebiehajú v cytoplazme bunky podobným (ale jednoduchším) spôsobom prepis / proces prekladu.

V eukaryotické bunky, Molekuly DNA nemôžu opustiť jadro, takže bunky musia kopírovať genetický kód, aby syntetizovali proteíny v bunke mimo bunky jadro. Proces kopírovania transkripcie je iniciovaný enzýmom tzv RNA polymeráza a má nasledujúce fázy:

1. Zasvätenie. RNA polymeráza dočasne oddeľuje dva reťazce helixu DNA. Dva reťazce špirály DNA zostávajú pripojené na obidvoch stranách kopírovanej génovej sekvencie.

2. Kopírovanie. RNA polymeráza postupuje pozdĺž reťazcov DNA a vytvára kópiu génu na jednom z reťazcov.

3. Zostrih. Vlákna DNA obsahujú nazývané sekvencie kódujúce proteín exónya nazývajú sa sekvencie, ktoré sa nepoužívajú pri výrobe proteínov intróny. Pretože účelom transkripčného procesu je produkcia RNA na syntézu proteínov, intrónová časť genetického kódu sa vyhodí pomocou zostrihového mechanizmu.
   

Sekvencia DNA kopírovaná v druhom stupni obsahuje exóny a intróny a je predchodcom mediálnej RNA.

Na odstránenie intrónov slúži ikona pre-mRNA vlákno je rezané na rozhraní intrón / exón. Intrónová časť vlákna vytvára kruhovú štruktúru a opúšťa vlákno, čo umožňuje spojeniu dvoch exónov z ktorejkoľvek strany intrónu. Keď je odstránenie intrónov dokončené, je to nový reťazec mRNA zrelá mRNA, a je pripravená opustiť jadro.

Bielkoviny sú dlhé reťazce aminokyseliny spojené peptidovými väzbami. Sú zodpovední za ovplyvnenie toho, ako bunka vyzerá a čo robí. Tvoria bunkové štruktúry a zohrávajú kľúčovú úlohu v metabolizme. Pôsobia ako enzýmy a hormóny a sú vložené do bunkových membrán, aby uľahčili prechod veľkých molekúl.

Sekvencia reťazca aminokyselín pre proteín je kódovaná v helixe DNA. Kód je tvorený nasledujúcimi štyrmi dusíkaté bázy:

• Guanín (G)
• Cytozín (C)
• Adenín (A)
• Tymín (T)

Jedná sa o dusíkaté bázy a každý článok v reťazci DNA je tvorený párom báz. Guanín vytvára pár s cytozínom a adenín tvorí pár s tymínom. Odkazy majú jednopísmenové názvy podľa toho, ktorá báza je v každom odkaze prvá. Páry báz sa nazývajú G, C, A a T pre väzby guanín-cytozín, cytozín-guanín, adenín-tymín a tymín-adenín.

Tri páry báz predstavujú kód pre konkrétnu aminokyselinu a nazývajú sa a kodón. Typický kodón by sa mohol nazývať GGA alebo ATC. Pretože každé z troch kodónových miest pre pár báz môže mať štyri rôzne konfigurácie, celkový počet kodónov je 4³ alebo 64.

Existuje asi 20 aminokyselín, ktoré sa používajú pri syntéze bielkovín, a existujú aj kodóny pre štart a stop signály. Výsledkom je dostatok kodónov na definovanie sekvencie aminokyselín pre každý proteín s určitými redundanciami.

MRNA je kópiou kódu pre jeden proteín.

Keď mRNA opustí jadro, hľadá a ribozóm syntetizovať proteín, pre ktorý má kódované pokyny.

Ribozómy sú továrne na bunku, ktoré produkujú bunkové proteíny. Skladajú sa z malej časti, ktorá číta mRNA, a väčšej časti, ktorá zostavuje aminokyseliny v správnom poradí. Ribozóm je tvorený ribozomálna RNA a súvisiace proteíny.

Ribozómy sa nachádzajú buď plávajúce v bunke cytosol alebo pripojené k bunke endoplazmatické retikulum (ER), séria membránou uzavretých vakov nájdených v blízkosti jadra. Keď plávajúce ribozómy produkujú proteíny, proteíny sa uvoľňujú do bunkového cytosolu.

Ak ribozómy pripojené k ER produkujú proteín, proteín sa posiela mimo bunkovú membránu, aby sa mohol použiť inde. Bunky, ktoré vylučujú hormóny a enzýmy, majú zvyčajne veľa ribozómov pripojených k ER a produkujú proteíny na vonkajšie použitie.

MRNA sa viaže na ribozóm a môže sa začať preklad kódu do zodpovedajúceho proteínu.

V bunke plávajú cytosol, nazývajú sa aminokyseliny a malé molekuly RNA prenosová RNA alebo tRNA. Pre každý typ aminokyseliny použitej na syntézu proteínu existuje molekula tRNA.

Keď ribozóm číta mRNA kód, vyberie molekulu tRNA na prenos zodpovedajúcej aminokyseliny do ribozómu. TRNA prináša molekulu špecifikovanej aminokyseliny do ribozómu, ktorá molekulu v správnom poradí pripája k reťazcu aminokyselín.

Postupnosť udalostí je nasledovná:

1. Zasvätenie. Jeden koniec molekuly mRNA sa viaže na ribozóm.
2. Preklad. Ribozóm prečíta prvý kodón mRNA kódu a vyberie zodpovedajúcu aminokyselinu z tRNA. Ribozóm potom prečíta druhý kodón a pripojí druhú aminokyselinu k prvému.
3. Dokončenie. Ribozóm si razí svoju cestu nadol mRNA reťazcom a súčasne produkuje zodpovedajúci proteínový reťazec. Proteínový reťazec je sekvencia aminokyselín s peptidové väzby formovanie a polypeptidový reťazec.

Niektoré proteíny sa vyrábajú v dávkach, zatiaľ čo iné sa syntetizujú nepretržite, aby vyhovovali pretrvávajúcim potrebám bunky. Keď ribozóm produkuje proteín, je informačný tok centrálnej dogmy z DNA do proteínu dokončený.

Nedávno boli študované alternatívy priameho toku informácií predpokladaného v centrálnej dogme. V alternatívne spájaniesa pre-mRNA štiepi, aby sa odstránili intróny, ale sekvencia exónov v kopírovanom reťazci DNA sa zmení.

To znamená, že z jednej sekvencie kódu DNA môžu vzniknúť dva rôzne proteíny. Aj keď sú intróny vyradené ako nekódujúce genetické sekvencie, môžu ovplyvňovať kódovanie exónov a za určitých okolností môžu byť zdrojom ďalších génov.

Zatiaľ čo ústredná dogma molekulárnej biológie zostáva v platnosti, pokiaľ ide o informačný tok, Podrobnosti o tom, ako presne prúdia informácie z DNA do proteínov, sú menej lineárne ako pôvodne pomyslel si.