Centralny dogmat cząsteczek i procesów biologii molekularnej

On Centralny dogmat biologii molekularnej Ustanawia kryteria, ogólnie akceptowane przez współczesnych biologów, o przepływie informacji genetycznych w żywych istotach, obejmujących zarówno cząsteczki, jak i procesy.

Ostatecznie nacisk dogmatów spada na nieodwracalność przepływu informacji biologicznych. Gdy przejawia się w postaci peptydów, nie możesz wrócić. Oznacza to, że przepływ informacji genetycznych jest nieodwracalny i podąża za kierunkiem DNA → białka, nigdy białka → DNA.

Ilustracja centralnego dogmatu biologii molekularnej

Historia wykazała jednak, że przepływ informacji genetycznych w żywych istotach i wirusach jest znacznie bardziej złożony niż ten.

Pierwotny „dogmat” został zaproponowany przez Francisa Cricka w latach 50., jeśli chodzi o zrozumienie procesu syntezy białek.

[TOC]

Zaangażowane cząsteczki i procesy

Odsyłane biologiczne cząsteczki informacyjne.

Jednak z punktu widzenia oryginalnego dogmatu nie wszystkie DNA lub wszystkie RNA uczestniczą w przepływie informacji DNA → białka, jak to ustanawia. Wszystkie peptydy tak.

- DNA, który koduje białka i inne biomolekuły

Pierwszy postulat dogmatów określa, że ​​wszystkie informacje biologiczne określające cechy i potencjał każdego żyjącego organizmu są zarejestrowane w jego DNA.

Ta informacja oczywiście zawiera geny, które kodują dla białek. Ale DNA koduje nie tylko dla peptydów, ale także dla innych biomolekuł RNA z własną funkcją.

Ważnym następstwem tego pierwszego postulatu jest to, że informacje przechowywane w DNA są kopiowane w identycznych cząsteczkach. Proces ten nazywa się replikacją DNA (DNA → DNA) i jest przeprowadzany przez polimerazy DNA.

Może ci służyć: domena sh2

- Transkrypty RNA nośniki przesłania peptydowego i innych biomolekuł

Drugi postulat dogmatów określa, że ​​gen, który koduje peptyd, jest transkrybowany przez polimerazę RNA (transkryptaza) do posłańca RNA (RNAM), czyli DNA → RNA. Ale DNA koduje również dla innych funkcjonalnych biomolekuł, które nie są peptydami.

Geny te podlegają również transkrypcji przez specyficzny RNA polimerazy, aby zwiększyć ARNS z własną funkcją.

Na przykład rybosomy są składane zarówno przez białka, jak i cząsteczki RNA. Rybosomalne cząsteczki RNA są kodowane w DNA w genach rybosomalnych SO (DNA).

Istnieje ogromna gama ARN, które wypełniają ich funkcję taką, jaka, bez konieczności przetłumaczenia. Wszystkie są zakodowane w DNA.

Te ARN obejmują między innymi ARN transferowe, każdy skodyfikowany przez własny gen, małe ARN jądrowe, małe jądrowe, mikroarny itp.

- Peptydy są tłumaczone z ich specyficznych mRNA

Trzeci postulat dogmatów stwierdza, że ​​RNM są substratem rybosomów. Te konwertowane skodyfikowane przesłanie w nukleotydach w jeden kodowany w aminokwasach poprzez biologiczny proces translacji, to znaczy RNA → peptyd.

W ten sposób z najprostszej perspektywy przepływ informacji genu, który koduje peptyd, jest weryfikowany codziennie we wszystkich żywych istotach. Jednak ten dogmat bardzo się zmienił od pierwotnego podejścia do Francisa Cricka w latach 50., aby móc odzwierciedlać bardziej złożoną rzeczywistość.

Bardzo podsumowana wizja centralnego dogmatu biologii molekularnej. Tłumaczenie DNA → peptyd, został osiągnięty tylko eksperymentalnie w bakteriach o bardzo szczególnej mutacji i w wyjątkowych warunkach eksperymentalnych. Utworzono tylko bardzo niewiele linków peptydowych. Źródło: Centraldogma1970.SVG: Kjooneedorivative Prace: Ortisa/CC BY-SA (https: // creativeCommons.ORG/Licencje/BY-SA/2.5)

Wyjątki dogmatu

SAK „Wyjątki dogmatyczne” są raczej uzupełniającymi. Kiedy bierze się pod uwagę w dogmie, co dzieje się z podmiotami biologicznymi, które nazywamy wirusem, panorama trochę się zmienia.

Może ci służyć: przygotowanie mediów kulturalnych

Prawdą jest, że w organizmach komórkowych wszystkie informacje genetyczne są kodowane w postaci podwójnych cząsteczek DNA, które są podwojone przez replikację (DNA → DNA). Ale w świecie wirusów znajdujemy genomy nie tylko DNA, ale także RNA.

Niektóre z tych ARN wytwarzają kopie siebie poprzez proces replikacji RNA (to znaczy RNA → RNA). Enzymy odpowiedzialne za ten proces nazywane są replicami.

Z drugiej strony, chociaż prawdą jest, że części DNA można transkrybować w cząsteczkach RNA przez transkrypcję (DNA → RNA), możliwe jest również odwrotnie.

Oznacza to, że istnieją cząsteczki RNA, które można (retro) transkrybować do DNA poprzez odwrotny proces transkrypcji (RNA → DNA). Ta aktywność enzymatyczna jest przeprowadzana przez odwrotną transkryptazę.

Wreszcie, jak już wspomnieliśmy, nie wszystkie geny kodują peptydów, a nie wszystkie RNA to RNM.

To, że są one najważniejsze, ponieważ powodują one egzekucje funkcji w komórce, jest prawdziwe. Że peptydy (i białka homo-i peptydowe) są bardzo złożone informacyjnie, jest to również prawdą. Ale bez innych ARN, które nie są ARNM, życie nie byłoby możliwe.

Ponadto istnieją transkrypty RNA, które mają dla siebie aktywność enzymatyczną (rybzymy lub ARN o aktywności katalitycznej). W takim przypadku dotarcie do peptydu nie jest ostatecznym celem informacyjnym.

Podsumowanie postulatów dogmatów

Krótko mówiąc, „wzbogacony” dogmat stwierdza, że:

1. Cząsteczki, które przechowują informacje genetyczne żywych istot i wirusów, są zdolne do generowania kopii siebie poprzez syntezę homokatalityczną (replikacja)

Może ci służyć: flammasome: aktywacja i funkcje

- DNA → DNA

- RNA → RNA

2. Reakcje heterokatalityczne (transkrypcja) kwasów nukleinowych mogą generować przekaźniki białka, strukturalne i/lub funkcjonalne cząsteczki RNA, rybozymy, a nawet genomy wirusowe przez dwa różne szlaki:

(A) Transkrypcja, RNA → ARNM, ARNSN, ARNSNO, ARNR, MICROARN, ARNS, ARNT, RNA, RIBZYMY, ITP.

(b) odwrotna transkrypcja, RNA → DNA, szczególnie wirusy i transpozony, poprzez działanie, które ściśle weryfikuje środowiska komórkowe. To znaczy odwrotna transkrypcja jest aktywnością komórkową- chociaż są one do niej używane, na przykład enzymy wirusowe.

3. MNA komórkowe są tłumaczone na specyficzny polipeptyd. Niektóre wirusy mają jednak genom o strukturze ARNM, co czyni je własnym posłańcem. Oznacza to, że istnieją genomy wirusowe, które można bezpośrednio przetłumaczyć.

4. Po przetłumaczeniu informacji biologicznej na peptyd, nie można podążać odwrotnym szlakiem. Oznacza to, że nie jest to możliwe ani peptyd → peptyd, ani peptyd → RNA, ani peptyd → DNA.

Bibliografia

1. Ahlquist p. 2002. Zależne od RNA polimerazy RNA, wirusy i cisza RNA. Nauka. 296 (5571): 1270-3.
2. Cobb m. 2017. 60 lat temu Francis Crick zmienił logikę biologii. Biologia PLOS. 15 (9): E2003243.
3. Crick f. 1970. Centralny dogmat biologii molekularnej. Natura. 227 (5258): 561-3.
4. Griffiths, a. J. F., Wessler, r., Carroll, s. B., Doebley, J. (2015). Wprowadzenie do analizy genetycznej (11 wydanie.). Nowy Jork: W. H. Freeman, Nowy Jork, NY, USA.
5. Robinson VL. 2009. Przemyślenie centralnego dogmatu: niekodujące RNA są uwalnianiem biologicznym. Urologiczna onkologia. 27 (3): 304-6.