Hvordan DNA styrer proteinproduktion:et klart overblik over det centrale dogme

Dynamisk grafik/Creatas/Getty Images

Deoxyribonukleinsyre (DNA) er den genetiske plan for alt cellulært liv. Selvom det gemmer de genetiske instruktioner, der definerer, hvem vi er, er det proteinerne, der produceres fra disse gener, der udfører de utallige funktioner, der er afgørende for vækst, udvikling og immunforsvar.

Så fortæller DNA faktisk cellerne, hvilke proteiner de skal bygge? Svaret er både ja og nej. DNA koder for informationen, men processen med at omsætte den information til funktionelle proteiner kræver en række nøje regulerede trin.

Den veletablerede sekvens af begivenheder – først transskribering af DNA til messenger RNA (mRNA) og derefter oversættelse af det mRNA ved ribosomer for at syntetisere proteiner – er kendt som genetikens centrale dogme, et koncept, der først blev formuleret af Francis Crick i 1958.

DNA:The Genetic Blueprint

DNA er sammensat af nukleotider, der hver består af en fosfatgruppe, et deoxyribosesukker og en af fire nitrogenholdige baser:adenin (A), thymin (T), cytosin (C) eller guanin (G). Baseparring følger strenge regler – adenin parrer altid med thymin, og cytosin parrer altid med guanin – og danner den velkendte dobbelthelixstruktur.

Inden for denne dobbelthelix koder sekvensen af baser for instruktionerne for proteiner. En sammenhængende strækning af DNA, der koder for et bestemt protein, kaldes et gen.

Transkription:DNA til mRNA

Transskription begynder, når enzymet RNA-polymerase binder sig til en promotorregion og læser DNA-skabelonstrengen. Det syntetiserer en komplementær streng af messenger RNA (mRNA), og erstatter thymin (T) med uracil (U). Den begyndende RNA-streng kaldes oprindeligt præ-mRNA.

I eukaryote celler gennemgår præ-mRNA omfattende behandling:Ikke-kodende sekvenser kendt som introner fjernes, og kodende sekvenser kaldet exoner splejses sammen for at producere et modent mRNA-molekyle klar til eksport fra kernen.

Prokaryoter, der mangler en defineret kerne, udfører transskription og translation i cytoplasmaet samtidigt, hvilket forenkler vejen.

Oversættelse:mRNA til protein

Når først det er inde i cytoplasmaet, binder det modne mRNA til et ribosom - cellens proteinfabrik. Ribosomer læser mRNA'et i sæt af tre nukleotider, kaldet kodoner, som hver især specificerer en bestemt aminosyre.

Transfer RNA (tRNA) molekyler bærer aminosyrer og besidder antikodoner, der er komplementære til mRNA kodonerne. Efterhånden som hvert kodon matches til dets tRNA, tilføjes den tilsvarende aminosyre til den voksende polypeptidkæde.

For eksempel koder kodonet AUG for aminosyren methionin, der ofte tjener som startsignal for translation. Processen fortsætter, indtil et stopkodon signalerer terminering, hvilket giver et fuldt dannet protein.