Centralna dogma molekularne biologije

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu
Spelling icon.svg Moguće je da ovaj članak ne poštuje standarde Wikipedije na bosanskom jeziku
kao što su upotreba afrikata, pravopis, pisanje riječi u skladu sa standardima, te način pisanja članaka.
Gnome-edit-clear.svg Ovaj članak zahtijeva čišćenje.
Molimo Vas da pomognete u poboljšavanju članka pišući ili ispravljajući ga u enciklopedijskom stilu.
Preferences-system.svg Ovom članku potrebna je jezička standardizacija, preuređivanje ili reorganizacija.
Pogledajte kako poboljšati članak, kliknite na link uredi i doradite članak vodeći računa o standardima Wikipedije.
Protok informacija u biološkim sistemima
Centralna dogma molekularne biologije: Eukariotski model

Centralna dogma molekularne biologije je, u početnom obliku, formulirana 1958. u jednom simpozijskom radu Francisa Cricka [1], koju je zatim potvrdio u članku objavljenom u elitnom žurnalu Nature, 1970.[2] Centralna dogma molekularne biologije se bavi detaljnim transferom bioloških informacija po sistemu ostatak-po-ostatak njenih sekvenci informacije. Ona počiva na stajalištu da se tok ovakve informacije ne može vratiti u obrnutom smjeru, ni na jednoj od prolaznih tačaka njene realizacije. Ukratko, tvrdi da se konačni produkt njene realizacije (protein) ne ne može vratiti u bilo koji drugi protein ili nukleinsku kiselinu. Drugim riječima, po mišljenju Marshalla Nirenberga, „DNK formira RNK koja formira protein.“[3] Centralna dogma je okvir za razumijevanje prenosa informacija između polimerno strukturiranih sekvenci informacije (biopolimera), najčešćem ili uopće, u živim organizmima. Postoje tri glavne klase takivih biopolimera: DNK, RNK ( nukleinske kiseline) i proteini. Moguće je zamisliti 9 (=3×3) pravaca međusobnog transfera biološke porukemeđu njima. Dogma ih klasificir u tri grupe od tri:

  • tri opća transfera (za koje se smatra da se normalno javljaju u većini ćelija),
  • tri specijalna transfera (koji se javljaju pod specifičnim uvjetima, kod nekih virusa ili u laboratoriji), i
  • tri nepoznata transfera (za koje se vjeruje da se ne javlaju).

Generalni transferi opisuju normalni protok biološke informacije:

Biološka informacija[uredi | uredi izvor]

Biološki polimeri DNK, RNK i proteini su strukturirani linearno, što znači da je svaki monomer spojen s još najviše dva druga monomera. Biološka informacija je zapisana u redoslijedu monomera. Prijenos informacija koji postulira centralna dogma je deterministički: sekvenca jednog polimera služi kao kalup drugog, čija sekvenca potpuno ovisi o informaciji izvorišnog polimera.[4]

Opći tok prijenosa informacija[uredi | uredi izvor]

Tablica 3 klase prijenosa informacija prema centralnoj dogmi
Općeniti Specifični Nepoznati
DNK → DNK RNK → DNK bjelančevina → DNK
DNK → RNK RNK → RNK bjelančevina → RNK
RNK → bjelančevina DNK → bjelančevina bjelančevina → bjelančevina

Replikacija DNK[uredi | uredi izvor]

Glavni članak: Replikacija DNK

Kao završni korak u interpretaciji centralne dogme, za međugeneracijski tok genetičke informacije između roditelja i potomaka niza sukcesivnih generacija, DNK mora biti vjerno replicirana. Repliciranje kontroliraju kompleksna grupe proteina koji odvijaju super-zavojnicu, dvostruku zavojnicu, a zatim, uz katalizu enzima DNK polimeraze i pridruženih proteina, kopira ili replicira sami glavni predložak tako da se ciklusni proces

Transkripcija[uredi | uredi izvor]

Jednosmjerni tok biološke (genetičke) informacije, od jedarne DNK do sinteze proteina

Transkripcija (= prepisivanje) je proces u kojem se informacije iz odgovarajuće sekvence DNK (gena) kopira na novostvonastajuću molekulu RNK (iRNK). U procesu tomsudjeluje enzim RNK polimeraza i transkripcijski faktori. U eukariotskim ćelijama primarni transkript (pre-iRNK) se često prerađuje do same efektivne iRNK. U ovom procesu, dijelovi pre-iRNK (egzoni i introni) se izrezuju i preuređuju spajanjem egzona u različite organizacijske oblike izvorne genetičke informacije.

Translacija[uredi | uredi izvor]

Na kraju ovo procesa, prerađena iRNK, kroz pore jedrove ovojnice, prolazi u citoplazmudo ribosoma, gdje biva, sa jezika nukleotida, "prevedena" na jezik redoslijeda specifičnih aminokiselina u nastajućem peptidnom lancu. Kod prokariotskih ćelija, koje nemaju jedro, procesi transkripcije i translacije mogu teći povezano i paralelno. U eukariotskim ćelijama, mjesto transkripcije (jedro) obično je odvojeno od mjesta translacije (citoplazme) pa iRNK iz mjesta nastanka mora biti otpremljena u citoplazmu, gdje se veže za ribosome. Ribosom očitava iRNK kao triplet (kodon) obično počevši od AUG, odnosno inicijatorskog metionin-kodona., Ovisno o kodonu iRNK, do ribosoma pristiže specifična tRNK koji donosi odgovarajuću aminokiselinu, na rastući raste polimerni lanac. Aktivna mjesta (antikodoni) više tipova transportne RNK može prepoznati isti kodon, ali svaka od njih nosi odgovarajuču aminokiselinu, prema poruci iRNK.

Specifični prijenos informacija[uredi | uredi izvor]

Reverzna transkripcija[uredi | uredi izvor]

Neobični (reverzni) tok informacije (zelene oznake)

Revezna transkripcija je rijetka pojava koju karakterizira je prijenos informacija iz RNK u DNK (suprotno od obične transkripcije). Ovaakav proces je dokazan kod retrovirusa, poput [HIV|HIV-a]], kao i prilikom sinteze telomera.

Replikacija RNK[uredi | uredi izvor]

Replikacija RNK je izvorno kopiranje jedne RNK na drugu. Takav proces je osoben za razmnožavanje mnogih virusa. Enzimi koji kataliziraju kopiranje RNK na novu molekulu RNK se naziva RNK-ovisne RNK polimeraze, koje također nalazimo i u brojnim procesima kod eukariota, gdje služe za rezanje segmenata RNK.

Direktna translacija DNK → protein[uredi | uredi izvor]

Direktno prevođenje biološke infirmacije sa DNK u protein je demonstrirano u sistemu slobodnih ćelija (odnosno u epruveti), koristeći ekstrakt Escherichia coli koji je sadržavao ribosome, ali ne i netaknute ćelije. Ovi ćelijski fragmenti su mogli sintetizirati proteine iz jednog DNK predloška izoliranog od nekog drugog organizma (npr. miša ili žabe), a neomicin je poboljšavao ovaj efekat. Međutim, bilo je nejasno da li je ovaj mehanizam prijevoda odgovarao konkretnom genetičkom kodu.

Posttranslacijske modifikacije[uredi | uredi izvor]

Nakon što su proteinske sekvence prevedene sa lanaca nukleinskih kiselina, sa jezika nukleotida na jezik aminokiselina, one mogu biti preuređene odgovarajućim enzimima. Iako ovaj oblik proteina, koji utiče na konačmnu proteinsku sekvencu, nije izričito obuhvaćen centralnom dogmom, nema mnogo primjera gdje je jasna povezanost ova dva oblika i koliko mnogo imaju veze jedan s drugim.

Translacijom sintetizirani proteini su podvrgnuti različitim hemijskim, fizičkim i drugim promjenama što se, jednom riječju, označava kao posttranslacijska modifikacija. Nakon sinteze, većina proteina uz pomoć tzv. signalnih peptida na njihovom NH3 kraju odlazi do specifičnih mjesta i organela u ćeliji. Ovi signalni peptidi omogućavaju sintetiziranim polipeptidima (proteinima) da uđu u lumen endoplazmatskog retikuluma, gdje dolazi do njihove modifikacije ili se prenose do Golgijevog kompleksa, iz kojeg se nakon modifikacije prenose do lizosoma, plazma membrana i drugih organela ili učestvuju u unutarćelijskom transportu. Također, proteini mitohondrija i hloroplasta eukariota, te proteini bakterija, koji se ekstracelularno luče, imaju signalne peptide. Na kraju, proteini mogu biti razgrađeni od strane proteolitičkog sistema ćelije. Zbog toga kod eukariota u procesu translacijske modifikacije proteina dolazi do njihovog vezivanja s ubikvitin proteinom koji formira rep. Tako nastali proteini su dobrim dijelom zaštićeni od proteolitičkih enzima u ćelij čime je omogućeno normalno funkcionisanje ćelijskih procesa.

U citoplazmi dolazi do sinteze proteina koji se, da bi bili funkcionalni, podvrgavaju različitim modifikacijama. Ukratko, u jednom eukariotskom organizmu sve ćelije sadrže iste gene, ali u različitim ćelijama dolazi do ekspresije različitih gena i sinteze različitih proteina. Isto tako jedna ćelija u različitim razvojnim fazama ili pod utjecajem različitih vanjskih faktora i u odvojenim vremenskim intervalima pokazuje ekspresiju različitih gena. Ovo potvrđuje da je ekspresija gena jedan vrlo organizovan proces koji uključuje: promjenu hromatinske građe, transkripciju, sazrijevanje do iRNK, prijenos zrele iRNK u citoplazmu, stabilnost iRNK, translaciju i posttranslacijsku modifikaciju.[8]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Crick F. H. C. (1958): On protein synthesis. Symp. Soc. Exp. Biol. XII, 139-163. (pdf, early draft of original article)
  2. ^ Crick F. (1970): Central dogma of molecular biology. Nature, 227 (5258): 561–563. http://www.nature.com/nature/focus/crick/pdf/crick227.pdf .
  3. ^ Leavitt S. A., Marshall Nirenberg M. (2010): Deciphering the genetic code: Marshall Nirenberg. Office of NIH History. http://history.nih.gov/exhibits/nirenberg/glossary.htm.
  4. ^ Kornberg A. (1989): For the love of enzymes – The Odyssay of a biochemist. Harvard University Press, Cambridge (Mass.), London, ISBN 0-674-30775-5, ISBN 0-674-30776-3.
  5. ^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.
  6. ^ Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 978-9958-9344-8-3.
  7. ^ Hadžiselimović R., Pojskić N. (2005): Uvod u humanu imunogenetiku. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-3-4.
  8. ^ Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 978-9958-9344-8-3.

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]