Центральная догма
Центральная догма молекулярной биологии описывает основные направления передачи генетической информации в клетке. Догму сформулировал в 1958 г. Фрэнсис Крик, один из ученых, открывших строение ДНК.
Генетическая информация в ДНК записана последовательностью четырех типов нуклеотидов с азотистыми основаниями: аденина (A), тимина (T), цитозина (C) и гуанина (G). ДНК — это хранилище информации. Но информации о чем?
Центральная догма — это многоэтапный процесс, в ходе которого информация от ДНК в ядре передается фабрикам по производству белка — рибосомам
В 1950–1960-х гг. ученые постепенно установили, как последовательность нуклеотидов генетического кода определяет последовательность аминокислот в белках. Их клетка использует в качестве ферментов или других функциональных химических веществ. Белки — сложные полимеры, состоящие из длинных цепочек аминокислот. Для белок-кодирующих генов последовательность нуклеотидов определяет последовательность аминокислот в белке.
В классической схеме последовательностная информация передается ДНК → ДНК, ДНК → РНК и РНК → белок; возможен также перенос РНК → ДНК при обратной транскрипции. При этом последовательностная информация не переносится от белка обратно к нуклеиновым кислотам. Основные принципы передачи информации широко общи для живых организмов; генетический код почти универсален, хотя известны исключения, например в некоторых митохондриях и микроорганизмах.
ТИПЫ РНК
В клетке существует множество типов РНК; ниже перечислены четыре из них. Матричная РНК (мРНК) кодирует последовательность аминокислот в белке. Транспортная РНК (тРНК) переносит аминокислоты к рибосомам во время расшифровки. Рибосомная РНК (рРНК) с рибосомными белками формирует рибосомы. И, наконец, низкомолекулярная ядерная РНК (няРНК) образует комплексы с белками, которые используются при обработке РНК. Такая РНК встречается только у эукариотических организмов.
Поговорим о процессе
Передача информации начинается с транскрипции. В ядре клетки спираль ДНК разделяется на две отдельные нити. Для конкретного гена одна цепь ДНК служит матрицей для синтеза РНК, а другая называется кодирующей и соответствует последовательности РНК с заменой тимина на урацил. Матричная цепь становится шаблоном для создания соответствующей мРНК.
мРНК покидает ядро и движется к рибосоме, где расшифровывается и преобразуется в белок. Рибосома состоит из двух частей, основу которых составляют сложенные молекулы РНК. мРНК пронизывает все части рибосомы. Она проходит через три основания за раз. Каждое такое сочетание составляет кодон, и каждый кодон соотносится с конкретной аминокислотой в белке. По мере прохождения мРНК через рибосому кодоны считываются антикодоном трех оснований в молекуле транспортной РНК (тРНК). Роль тРНК — подтягивать следующую аминокислоту к цепи. Так, шаг за шагом, выстраивается белок.
КОДОНЫ
Кодон — это последовательность трех нуклеотидов в мРНК, соответствующая аминокислоте или сигналу завершения трансляции. Существуют кодоны для сигналов «старт» и «стоп», по которым начинается и заканчивается синтез белковой цепи. Молекулы ДНК и РНК кодируются при помощи четырех символов. Существуют 64 возможных кодона, большинство из которых кодируют одну из 20 аминокислот, составляющих белки. Большинство аминокислот кодируется более чем одним кодоном, но есть исключения. Кодоны содержат ключ, при помощи которого язык ДНК из 4 символов транслируется на язык белков из 20 символов. Идею о триплетном коде выдвинул физик-ядерщик Георгий Гамов (внизу), более известный своей теорией Большого взрыва. Построение Гамова уточнили — и нашли шифр от генетического кода.
