Dogma centrală a biologiei moleculare

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 19 martie 2021; verificările necesită 10 modificări .

Dogma centrală a biologiei moleculare este o regulă care generalizează implementarea informațiilor genetice  observate în natură : informațiile sunt transmise de la acizi nucleici la proteine , dar nu în direcția opusă. Regula a fost formulată de Francis Crick în 1958 [1] și adusă în acord cu datele acumulate până atunci în 1970 [2] . Trecerea secvenţială a informaţiei genetice de la ADN la ARN şi apoi de la ARN la proteină este universală pentru toate organismele celulare fără excepţie şi stă la baza biosintezei macromoleculelor. Replicărigenomul corespunde tranziției informaționale ADN → ADN. În natură, există și tranziții ARN → ARN și ARN → ADN (de exemplu, în unele viruși), precum și o modificare a conformației proteinelor transmise de la moleculă la moleculă.

Informații conținute în secvențele biologice

Biopolimerii sunt polimeri biologici sintetizați de ființe vii . ADN-ul, ARN-ul și proteinele sunt polimeri liniari care sunt asamblați prin atașarea succesivă a elementelor individuale între ele - monomeri . Secvența de monomeri codifică informații, ale căror reguli de transmitere sunt descrise de dogma centrală. Informațiile sunt transmise cu mare precizie, în mod determinist , și un biopolimer este utilizat ca șablon pentru asamblarea unui alt polimer cu o secvență care este complet determinată de secvența primului polimer.

Modalități universale de transfer a informațiilor biologice

În organismele vii, există trei tipuri de eterogene, adică formate din diferiți monomeri polimerici - ADN, ARN și proteine. Transferul de informații între ele poate fi efectuat în nouă (3 × 3 = 9) moduri. Dogma centrală împarte aceste nouă tipuri de comunicare în trei grupuri:

General Special Necunoscut
ADN → ADN ARN → ADN proteină → ADN
ADN → ARN ARN → ARN proteină → ARN
ARN → proteină ADN → proteină proteină → proteină

Modalități generale de transmitere a informațiilor

Replicarea ADN: ADN → ADN

Replicarea ADN-ului este principala modalitate de transmitere a informațiilor între generații de organisme vii, astfel încât duplicarea exactă (replicarea) ADN-ului este foarte importantă. Replicarea este realizată de un complex de proteine. În primul rând, proteinele desfășoară cromatina , apoi un dublu helix; primești două lanțuri. După aceea, ADN polimeraza și proteinele sale asociate construiesc pe fiecare dintre cele două lanțuri un lanț complementar.

Transcriere: ADN → ARN

Transcripția este un proces biologic, în urma căruia informațiile conținute într-o bucată de ADN sunt copiate pe molecula de ARNm sintetizată . Transcripția este efectuată de factori de transcripție și ARN polimeraza . Într -o celulă eucariotă , transcrierea primară (pre-ARNm) este adesea editată. Acest proces se numește procesare ARN .

Traducere: ARN → proteină

ARNm matur este citit de ribozomi în timpul translației. În celulele procariote , procesul de transcripție și translație nu este separat spațial, iar aceste procese sunt cuplate. În celulele eucariote , locul de transcripție, nucleul celulei , este separat de locul de translație ( citoplasmă ) printr-o membrană nucleară , astfel încât ARNm este transportat de la nucleu la citoplasmă. ARNm este citit de ribozom ca „cuvinte” cu trei nucleotide . Complexele de factori de inițiere și de factori de alungire furnizează ARN-uri de transfer aminoacilate la complexul ARNm - ribozom.

Modalități speciale de transmitere a informațiilor

Transcriere inversă: ARN → ADN

Transcripția inversă este transferul de informații de la ARN la ADN, un proces care inversează transcripția și este realizat de o enzimă numită transcriptază inversă . Apare în retrovirusuri , cum ar fi HIV și în cazul retrotranspozonilor .

Replicarea ARN: ARN → ARN

Replicarea ARN este copiarea unei catene de ARN la catena sa complementară de ARN folosind enzima ARN polimeraza dependentă de ARN. În acest fel, virușii care conțin ARN monocatenar (de exemplu, picornavirusuri, care includ virusul febrei aftoase , coronavirusuri ) sau ARN dublu catenar se reproduc.

Traducerea directă a unei proteine ​​pe un șablon ADN: ADN → proteină

Traducerea în direct a fost demonstrată în extractele celulare de E. coli . Extractele conțineau ribozomi , dar nu ARNm , ele sintetizează proteine ​​din ADN introdus în sistem; antibioticul neomicina a sporit acest efect [3] [4] .

Modificări epigenetice

Modificările epigenetice sunt modificări ale expresiei genelor care nu sunt cauzate de modificări ale informației genetice (mutații). Modificările epigenetice apar ca urmare a modificării nivelului de expresie a genelor, adică transcripția și/sau traducerea acestora. Cel mai studiat tip de reglare epigenetică este metilarea ADN-ului cu ajutorul proteinelor ADN-metiltransferazei , ceea ce duce la o inactivare temporară, dependentă de viață, a genei metilate . Cu toate acestea, deoarece structura primară a moleculei de ADN nu se modifică, această excepție nu poate fi considerată un exemplu adevărat al transferului de informații de la proteină la ADN.

Prioni

Prionii sunt proteine ​​care există în două forme. Una dintre formele ( conformațiile ) unei proteine ​​este funcțională, de obicei solubilă în apă. A doua formă formează agregate insolubile în apă, adesea sub formă de tuburi polimerice moleculare. Un monomer - o moleculă de proteină - în această conformație este capabil să se atașeze de alte molecule de proteine ​​similare, transformându-le într-o a doua conformație, asemănătoare prionilor. Astfel de procese sunt uneori, spre deosebire de toate celelalte procese matriceale (de primul fel), denumite procese matriceale de al doilea fel . referindu-se la ciuperci , astfel de molecule pot fi moștenite. Dar, ca și în cazul metilării ADN-ului, structura primară a proteinei în acest caz rămâne aceeași și nu există nici un transfer de informații către acizii nucleici .

Istoria termenului „dogma”

Horace Judson a scris în A  opta zi a creației:

„Am crezut că dogma este o idee care nu este susținută de fapte. Intelegi?" Iar Crick a exclamat cu plăcere: „Doar că nu știam ce înseamnă „ dogma ”. Aș putea să o numesc „Ipoteza centrală” sau altceva. Dogma a fost doar un slogan”. [6]

Text original  (engleză)[ arataascunde] Mintea mea era că o dogmă era o idee pentru care nu existau dovezi rezonabile. Vedeți?!" Și Crick a scos un hohot de încântare. "Nu știam ce înseamnă dogmă. Și aș fi putut la fel de bine să o numesc „Ipoteza centrală” sau... știi tu. Ceea ce am vrut să spun. Dogma a fost doar o frază

În plus, în cartea sa autobiografică What Mad Pursuit, Crick a scris despre alegerea cuvântului „dogma” și problemele pe care le-a cauzat alegerea:

„Am numit această idee dogmă centrală, bănuiesc, din două motive. Am folosit deja cuvântul „ ipoteză ” în ipoteza secvenței, în plus, am vrut să sugerez că această nouă presupunere este mai centrală și mai puternică... După cum sa dovedit, utilizarea termenului „dogma” a cauzat mai multe probleme decât ea. a meritat... Mulți ani mai târziu, Jacques Monod mi-a spus că se pare că nu am înțeles ce se înțelege prin cuvântul „dogma”, care înseamnă o parte a credinței care nu este supusă îndoielii. Eram vag teamă de acest sens al cuvântului, dar din moment ce am crezut că toate credințele religioase nu au nicio bază, am folosit cuvântul așa cum l-am înțeles eu, și nu majoritatea celorlalți, aplicând-o la ipoteza grandioasă că, în ciuda încrederii în care este inspirat, sa bazat pe o cantitate mică de date experimentale directe.

Text original  (engleză)[ arataascunde] Am numit această idee dogma centrală, din două motive, bănuiesc. Folosisem deja cuvântul evident ipoteză în ipoteza secvenței și, în plus, am vrut să sugerez că această nouă presupunere era mai centrală și mai puternică. ... După cum s-a dovedit, utilizarea cuvântului dogmă a cauzat aproape mai multe probleme decât a meritat... Mulți ani mai târziu, Jacques Monod mi-a subliniat că nu păream să înțeleg utilizarea corectă a cuvântului dogmă, care este o credinţă care nu poate fi pusă la îndoială. Am înțeles acest lucru într-un fel vag, dar din moment ce am crezut că toate credințele religioase sunt lipsite de fundație, am folosit cuvântul așa cum l-am gândit eu însumi, nu așa cum o face majoritatea lumii, și l-am aplicat pur și simplu la o mare ipoteză. care, oricât de plauzibil, a avut puțin suport experimental direct.

Vezi și

Note

  1. ↑ Crick, FHC (1958): Despre sinteza proteinelor. Symp. soc. Exp. Biol. XII, 139-163. (pdf, schița inițială a articolului original)
  2. ↑ Crick, F. (1970): Central Dogma of Molecular Biology. Nature 227, 561-563. PMID 4913914
  3. ↑ BJ McCarthy și JJ Holland. ADN denaturat ca șablon direct pentru sinteza proteinelor  in vitro // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal  . - 1965. - 15 septembrie ( vol. 54 ). - P. 880-886 . - doi : 10.1073/pnas.54.3.880 . — PMID 4955657 .
  4. ↑ . T. Uzawa, A. Yamagishi, T. Oshima. Sinteza polipeptidelor dirijată de ADN ca mesager în sinteza polipeptidelor fără celule de către termofili extremi, Thermus thermophilus HB27 și Sulfolobus tokodaii Strain 7  //  Jurnalul de Biochimie : jurnal. - 2002. - 9 aprilie ( vol. 131 ). - P. 849-853 . — PMID 12038981 .
  5. ↑ Eroare la nota de subsol ? : Etichetă nevalidă <ref>; автоссылка1fără text pentru note de subsol
  6. ↑ Horace Freeland Judson. The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology (ediția a 25-a aniversare)  (engleză) . - 1996. - ISBN 0-87969-477-7 .

Link -uri

  1. BJ McCarthy, JJ Holland. ADN-ul denaturat ca șablon direct pentru sinteza proteinelor  in vitro // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - Academia Națională de Științe , 1965. - Vol. 54 . - P. 880-886 .
  2. Werner, E. Genome Semantics, In Silico Multicellular Systems and the Central Dogma // FEBS Letters. - 2005. - Emisiune. 579 . - S. 1779-1782 . PMID 15763551
  3. Horace Freeland Judson. Capitolul 6: Mintea mea era că o dogmă era o idee pentru care nu existau dovezi rezonabile. Vezi?! // A opta zi a creației: creatorii revoluției în biologie (ediția aniversară a 25-a). — 1996.
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii