Як працює трансляція ДНК?

Переклад генетичного коду з форми дезоксирибонуклеїнової кислоти, що складається з ланцюжка з чотирьох повторюваних букв, у кінцевий білковий продукт, що складається з амінокислот, є добре зрозумілим процесом. Одним із способів описати процес є уявлення одного ланцюга хромосоми як книжкової полиці, наповненої книгами з інструкціями, написаними іноземною мовою. Перекладач може взяти одну книгу з полиці і почати переписувати код на папір. Потім він перекладає іноземні символи у слова, які читач може зрозуміти. Потім читач створює корисний проект на основі перекладених інструкцій.

•••Comstock / Comstock / Getty Images

ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, обмотаних навколо один одного подвійною спіраллю. Кожен нуклеотид обох ланцюгів має азотисту основу. Кожна основа має приєднану до нього молекулу аденина (А), цитозину (С), гуаніну (Г) або тиміну (Т). Два полінуклеотидні ланцюги зв’язуються між собою за допомогою слабких водневих зв’язків між парними молекулами C-і-G та парними молекулами A-і-T. Цей унікальний зв'язок C-G / A-T дозволяє ланцюгам ДНК тимчасово відокремлюватися, тоді як фермент розпаковує подвійну спіраль на ділянки окремих ланцюгів для транскрипції в ланцюги інформаційної РНК.

Ланцюг РНК-месенджера (мРНК) є точною копією одного ланцюга ДНК, за винятком того, що кожен тимін (Т) замінюється молекулою урацилу (U). Ланцюг молекул мРНК, що складається з молекул G, C A та U, розміщений у триплетний код, такий як CAC, UUA та CUG. Ця послідовність триплетних кодів є копією послідовності ДНК GTGAATGAC. Пізніше трибуквенний код перетворюється в білок спеціальними РНК / білковими комплексами, які розпізнають трибуквенний код і будують ланцюжок амінокислот, який відповідає коду. Наприклад, код мРНК AUG відповідає амінокислоті метіоніну.

Транскрипція відбувається, коли фермент РНК-полімерази їде уздовж певної області одного ланцюга ДНК і синтезує (транскрибує) копію мРНК. Як правило, ланцюг мРНК модифікується шляхом відсікання в декількох конкретних місцях спеціальним ферментом, а потім з’єднання у коротшу ланцюг мРНК, яка буде кодувати функціональний білок. Отже, вихідний кодуючий ланцюг ДНК безпосередньо не перекладається у білок, але повинен пройти етап зміни як мРНК, щоб видалити безглузді послідовності, які не кодують ген.

Трансляція є завершальним етапом перетворення послідовності ДНК у функціональний білок. Молекули РНК / білкового комплексу, що називаються "рибосомами", приєднуються до модифікованого ланцюга мРНК і перетворюють ланцюг у ланцюг білкових молекул. Це досягається шляхом перенесення молекул РНК (тРНК), які несуть специфічні амінокислоти до рибосом, де трибуквенні коди зчитуються та узгоджуються з конкретними амінокислотами. Після синтезу амінокислотного ланцюга він, як правило, автоматично згортається в конформацію, що робить його функціональним. Ось чому мутація однієї ДНК може бути згубною. Мутація ДНК транскрибується в трибуквенний код мРНК, який, у свою чергу, кодує неправильну амінокислоту. Це тим самим заважає кінцевому амінокислотному ланцюгу правильно згортатися у функціональний білок.