Πώς λειτουργεί η μετάφραση DNA;

Περιεχόμενο

• Βασικά στοιχεία DNA
• mRNA Βασικά
• Μεταγραφή
• Μετάφραση

Η μετάφραση του γενετικού κώδικα από τη μορφή του δεοξυριβονουκλεϊνικού οξέος που αποτελείται από μια αλυσίδα τεσσάρων επαναλαμβανόμενων γραμμάτων σε ένα τελικό πρωτεϊνικό προϊόν που αποτελείται από αμινοξέα είναι μια καλά κατανοητή διαδικασία. Ένας τρόπος για να περιγράψουμε τη διαδικασία είναι να φανταστούμε ότι ένα μόνο σκέλος ενός χρωμοσώματος είναι σαν ένα βιβλιοθήκη γεμάτο με βιβλία που γράφονται σε μια ξένη γλώσσα. Ο μεταφραστής μπορεί να πάρει ένα βιβλίο από το ράφι και να αρχίσει να μεταγράφει τον κώδικα σε χαρτί. Στη συνέχεια μεταφράζει τους ξένους χαρακτήρες σε λέξεις που ο αναγνώστης μπορεί να καταλάβει. Στη συνέχεια ο αναγνώστης προχωρά στη δημιουργία ενός χρήσιμου έργου που βασίζεται στις μεταφρασμένες οδηγίες.

Βασικά στοιχεία DNA

••• Comstock / Comstock / Getty Images

Το DNA αποτελείται από δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες τυλιγμένες γύρω από τον άλλο σε μια διπλή έλικα. Κάθε νουκλεοτίδιο αμφοτέρων των αλυσίδων διαθέτει μία αζωτούχο βάση. Κάθε βάση έχει προσαρτημένη σε αυτήν είτε μόριο αδενίνης (Α), κυτοσίνης (C), γουανίνης (G) ή θυμίνης (Τ). Οι δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες συνδέονται μεταξύ τους μέσω αδύναμων δεσμών υδρογόνου μεταξύ ζευγαρωμένων μορίων C και G και ζευγαρωμένων μορίων Α και Τ. Αυτή η μοναδική σύνδεση C-G / A-T επιτρέπει στους κλάδους του DNA να διαχωρίζονται προσωρινά, ενώ ένα ένζυμο αποσυνδέει τη διπλή έλικα σε τμήματα απλών κλώνων για μεταγραφή σε κλώνους αγγελιαφόρου RNA.

mRNA Βασικά

Ένας κλώνος αγγελιαφόρου RNA (mRNA) είναι ένα ακριβές αντίγραφο ενός μοναδικού κλώνου DNA, με την εξαίρεση ότι κάθε θυμίνη (Τ) αντικαθίσταται με ένα μόριο ουρακίλης (U). Μία αλυσίδα μορίων mRNA που αποτελείται από μόρια G, CΑ και U είναι διατεταγμένη σε ένα τριπλό κώδικα όπως CAC, UUA και CUG. Αυτή η αλληλουχία τριπλών κωδίκων είναι ένα αντίγραφο της ακολουθίας DNA GTGAATGAC. Ο κώδικας των τριών γραμμάτων μετατρέπεται αργότερα σε πρωτεΐνη με ειδικά σύμπλοκα RNA / πρωτεΐνης που αναγνωρίζουν τον κώδικα των τριών γραμμάτων και δημιουργούν ένα κλώνο αμινοξέων που ταιριάζει με τον κώδικα. Για παράδειγμα, ο κώδικας mRNA AUG ταιριάζει με το αμινοξύ μεθειονίνη.

Μεταγραφή

Η μεταγραφή λαμβάνει χώρα όταν ένα ένζυμο πολυμεράσης RNA κινείται κατά μήκος μιας συγκεκριμένης περιοχής ενός μοναδικού κλώνου DNA και συνθέτει (αντιγράφει) ένα αντίγραφο mRNA. Τυπικά, ο κλώνος του mRNA τροποποιείται με την απομάκρυνση σε διάφορα συγκεκριμένα σημεία από ένα ειδικό ένζυμο και στη συνέχεια επανασυνδέεται σε ένα συντομότερο κλώνο mRNA που θα κωδικοποιεί μια λειτουργική πρωτεΐνη. Επομένως, ο αρχικός κλώνος DNA δεν μεταφράζεται άμεσα σε πρωτεΐνη, αλλά πρέπει να περάσει από ένα στάδιο αλλαγής ως mRNA για να απομακρύνει τις ανοησίες που δεν κωδικοποιούν για ένα γονίδιο.

Μετάφραση

Η μετάφραση είναι το τελικό βήμα της μετάφρασης μιας αλληλουχίας DNA σε μια λειτουργική πρωτεΐνη. Τα μόρια σύμπλοκου RNA / πρωτεΐνης που ονομάζονται "ριβοσώματα" συνδέονται με τον τροποποιημένο κλώνο mRNA και μεταφράζουν τον κλώνο σε μια αλυσίδα πρωτεϊνικών μορίων. Αυτό επιτυγχάνεται με μόρια μεταφοράς RNA (tRNA) που φέρουν ειδικά αμινοξέα στα ριβοσώματα όπου οι κωδικοί των τριών γραμμάτων διαβάζονται και ταιριάζουν με συγκεκριμένα αμινοξέα. Μόλις συντίθεται η αλυσίδα αμινοξέων, τυπικά αυτόματα διπλώνεται σε μια διαμόρφωση που την καθιστά λειτουργική. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια μοναδική μετάλλαξη DNA μπορεί να είναι καταστροφική. Η μετάλλαξη του DNA μεταγράφεται σε έναν κώδικα mRNA τριών γραμμάτων ο οποίος με τη σειρά του κωδικοποιεί το λάθος αμινοξύ. Αυτό εμποδίζει έτσι την τελική αλυσίδα αμινοξέων να διπλώνει σωστά σε λειτουργική πρωτεΐνη.