Molekylærbiologiens centrale dogme

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 19. marts 2021; checks kræver 10 redigeringer .

Molekylærbiologiens centrale dogme er en regel, der generaliserer implementeringen af ​​genetisk information  observeret i naturen : information overføres fra nukleinsyrer til proteiner , men ikke i den modsatte retning. Reglen blev formuleret af Francis Crick i 1958 [1] og bragt i overensstemmelse med de data, der blev akkumuleret på det tidspunkt i 1970 [2] . Overgangen af ​​genetisk information sekventielt fra DNA til RNA og derefter fra RNA til protein er universel for alle cellulære organismer uden undtagelse og ligger til grund for biosyntesen af ​​makromolekyler. Replikationergenomet svarer til informationsovergangen DNA → DNA. I naturen er der også overgange RNA → RNA og RNA → DNA (for eksempel i nogle vira), samt en ændring i konformationen af ​​proteiner, der overføres fra molekyle til molekyle.

Information indeholdt i biologiske sekvenser

Biopolymerer er biologiske polymerer syntetiseret af levende væsener . DNA, RNA og proteiner er lineære polymerer, der samles ved successivt at knytte individuelle elementer til hinanden - monomerer . Sekvensen af ​​monomerer koder for information, hvis transmissionsregler er beskrevet af det centrale dogme. Information transmitteres med høj præcision, deterministisk , og en biopolymer bruges som skabelon til at samle en anden polymer med en sekvens, der er fuldstændig bestemt af sekvensen af ​​den første polymer.

Universelle måder at overføre biologisk information på

I levende organismer er der tre typer af heterogene, det vil sige bestående af forskellige polymermonomerer - DNA, RNA og protein. Overførsel af information mellem dem kan udføres på ni (3 × 3 = 9) måder. Det centrale dogme opdeler disse ni typer kommunikation i tre grupper:

Generel Særlig Ukendt
DNA → DNA RNA → DNA protein → DNA
DNA → RNA RNA → RNA protein → RNA
RNA → protein DNA → protein protein → protein

Generelle måder at overføre information på

DNA-replikation: DNA → DNA

DNA-replikation er den vigtigste måde, hvorpå information overføres mellem generationer af levende organismer, så den nøjagtige duplikation (replikation) af DNA er meget vigtig. Replikation udføres af et kompleks af proteiner. Først afvikler proteiner chromatin , derefter en dobbelt helix; du får to kæder. Derefter bygger DNA-polymerase og dets associerede proteiner på hver af de to kæder en komplementær kæde til den.

Transskription: DNA → RNA

Transskription er en biologisk proces, som et resultat af hvilken informationen indeholdt i et stykke DNA kopieres til det syntetiserede mRNA -molekyle . Transskription udføres af transkriptionsfaktorer og RNA-polymerase . I en eukaryot celle redigeres det primære transkript (præ-mRNA) ofte. Denne proces kaldes RNA-behandling .

Oversættelse: RNA → protein

Modent mRNA aflæses af ribosomer under translation. I prokaryote celler er processen med transkription og translation ikke rumligt adskilt, og disse processer er koblet. I eukaryote celler er transkriptionsstedet, cellekernen , adskilt fra translationsstedet ( cytoplasma ) af en nuklear membran , så mRNA transporteres fra kernen til cytoplasmaet. mRNA læses af ribosomet som tre nukleotid- "ord". Komplekser af initieringsfaktorer og forlængelsesfaktorer leverer aminoacylerede transfer-RNA'er til mRNA -ribosomkomplekset.

Særlige måder at overføre information på

Omvendt transkription: RNA → DNA

Omvendt transkription er overførsel af information fra RNA til DNA, en proces, der reverserer transkription og udføres af et enzym kaldet revers transkriptase . Forekommer i retrovira , såsom i HIV og i tilfælde af retrotransposoner .

RNA-replikation: RNA → RNA

RNA-replikation er kopiering af en RNA-streng til dens komplementære RNA-streng ved hjælp af enzymet RNA-afhængig RNA-polymerase. På denne måde replikerer vira indeholdende enkeltstrenget (f.eks. picornavirus, som indbefatter mund- og klovsygevirus , coronavirus ) eller dobbeltstrenget RNA.

Direkte translation af et protein på en DNA skabelon: DNA → protein

Levende translation er blevet påvist i celleekstrakter af E. coli . Ekstrakterne indeholdt ribosomer , men ikke mRNA , de syntetiserede proteiner fra DNA indført i systemet; antibiotikumet neomycin forstærkede denne effekt [3] [4] .

Epigenetiske ændringer

Epigenetiske ændringer er ændringer i ekspressionen af ​​gener, som ikke er forårsaget af ændringer i genetisk information (mutationer). Epigenetiske ændringer opstår som et resultat af modifikation af niveauet af genekspression, det vil sige deres transkription og/eller translation. Den mest undersøgte form for epigenetisk regulering er DNA-methylering ved hjælp af DNA-methyltransferaseproteiner , hvilket fører til en midlertidig, livsafhængig inaktivering af det methylerede gen . Men da den primære struktur af DNA-molekylet ikke ændres, kan denne undtagelse ikke betragtes som et sandt eksempel på overførsel af information fra protein til DNA.

Prions

Prioner er proteiner, der findes i to former. En af formerne ( konformationerne ) af et protein er funktionel, normalt opløselig i vand. Den anden form danner vanduopløselige aggregater, ofte i form af molekylære polymerrør. En monomer - et proteinmolekyle - i denne konformation er i stand til at binde sig til andre lignende proteinmolekyler og omdanne dem til en anden prionlignende konformation. Sådanne processer bliver nogle gange, i modsætning til alle andre matrixprocesser (af den første slags), omtalt som matrixprocesser af den anden slags . med henvisning til svampe , kan sådanne molekyler nedarves. Men som i tilfældet med DNA-methylering forbliver proteinets primære struktur i dette tilfælde den samme, og der er ingen overførsel af information til nukleinsyrer .

Historien om udtrykket "dogme"

Horace Judson skrev i The  Eightth Day of Creation:

"Jeg troede, at dogme er en idé, der ikke er understøttet af fakta. Forstår du?" Og Crick udbrød med fornøjelse: "Jeg vidste bare ikke, hvad ' dogme ' betød. Jeg kan lige så godt kalde det "Centralhypotesen" eller noget andet. Dogme var bare et slogan." [6]

Originaltekst  (engelsk)[ Visskjule] Mit sind var, at et dogme var en idé, som der ikke var nogen rimelige beviser for. Ser du?!" Og Crick gav et brøl af glæde. "Jeg vidste bare ikke, hvad dogme betød. Og jeg kunne lige så godt have kaldt det 'den centrale hypotese', eller - du ved. Det var det, jeg mente at sige. dogme var bare et slagord

Derudover skrev Crick i sin selvbiografiske bog What Mad Pursuit om valget af ordet "dogme" og de problemer, valget forårsagede:

"Jeg formoder, at jeg kaldte denne idé et centralt dogme af to grunde. Jeg har allerede brugt ordet " hypotese " i sekvenshypotesen, desuden ville jeg foreslå, at denne nye antagelse er mere central og stærkere ... Det viste sig, at brugen af ​​udtrykket "dogme" forårsagede flere problemer end den var værd ... Mange år senere fortalte Jacques Monod mig, at jeg åbenbart ikke forstod, hvad der menes med ordet "dogme", som betyder en del af troen, der ikke er genstand for tvivl. Jeg var vagt betænkelig ved denne betydning af ordet, men da jeg mente, at alle religiøse overbevisninger ikke havde noget grundlag, brugte jeg ordet, som jeg forstod det, og ikke de fleste andre mennesker, og anvendte det på den storladne hypotese, at på trods af den tillid, det inspireret, var baseret på en lille mængde direkte eksperimentelle data.

Originaltekst  (engelsk)[ Visskjule] Jeg kaldte denne idé det centrale dogme af to grunde, formoder jeg. Jeg havde allerede brugt det åbenlyse ord hypotese i sekvenshypotesen, og derudover ville jeg foreslå, at denne nye antagelse var mere central og mere kraftfuld. ... Som det viste sig, voldte brugen af ​​ordet dogme næsten flere problemer, end det var værd.... Mange år senere påpegede Jacques Monod mig, at jeg ikke så ud til at forstå den korrekte brug af ordet dogme, hvilket er en tro, der ikke kan betvivles. Jeg opfattede dette på en vag måde, men da jeg troede, at alle religiøse overbevisninger var uden grundlag, brugte jeg ordet, som jeg selv tænkte om det, ikke som det meste af verden gør, og anvendte det simpelthen på en storslået hypotese der, uanset hvor plausibelt, havde ringe direkte eksperimentel støtte.

Se også

Noter

  1. ↑ Crick, FHC (1958): Om proteinsyntese. Symp. soc. Exp. Biol. XII, 139-163. (pdf, tidlig udkast til original artikel)
  2. ↑ Crick, F. (1970): Central Dogma of Molecular Biology. Nature 227, 561-563. PMID 4913914
  3. ↑ BJ McCarthy og JJ Holland. Denatureret DNA som en direkte skabelon for in vitro proteinsyntese  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal  . - 1965. - 15. september ( bind 54 ). - S. 880-886 . - doi : 10.1073/pnas.54.3.880 . — PMID 4955657 .
  4. ↑ . T. Uzawa, A. Yamagishi, T. Oshima. Polypeptidsyntese styret af DNA som budbringer i cellefri polypeptidsyntese af Extreme Thermophiles, Thermus thermophilus HB27 og Sulfolobus tokodaii Strain 7  // The  Journal of Biochemistry : journal. - 2002. - 9. april ( bind 131 ). - S. 849-853 . — PMID 12038981 .
  5. ↑ Fodnote fejl ? : Ugyldig tag <ref>; автоссылка1ingen tekst til fodnoter
  6. ↑ Horace Freeland Judson. The Eightth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology (25-års jubilæumsudgave)  (engelsk) . - 1996. - ISBN 0-87969-477-7 .

Links

  1. BJ McCarthy, JJ Holland. Denatureret DNA som en direkte skabelon til in vitro proteinsyntese  // Proceedings of the National Academy of Sciences  . - National Academy of Sciences , 1965. - Vol. 54 . - S. 880-886 .
  2. Werner, E. Genome Semantics, In Silico Multicellular Systems and the Central Dogma // FEBS Letters. - 2005. - Udgave. 579 . - S. 1779-1782 . PMID 15763551
  3. Horace Freeland Judson. Kapitel 6: Mit sind var, at et dogme var en idé, som der ikke var nogen rimelige beviser for. Du ser?! // The Eightth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology (25-års jubilæumsudgave). – 1996.
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier