Dogma centrală a biologiei moleculare
| ( EN ) „Dogma a fost doar o frază captivă”. | ( IT ) „„ Dogma ”a fost doar o slogană.” |
| ( Francis Crick [1] ) | |
Dogma centrală a biologiei moleculare este un principiu formulat în anii cincizeci ai secolului al XX-lea , potrivit căruia, în biologia moleculară , fluxul de informații genetice este unidirecțional: o parte a acizilor nucleici pentru a obține proteina , fără a lua în considerare o inversă cale. [2] [3] Termenul „ dogmă ” nu a fost conceput în sens absolut, ci mai degrabă ca un fel de principiu al biologiei moleculare ; termenul derivă dintr-o interpretare personală a creatorului teoriei, Premiul Nobel pentru medicină Francis Crick .
În prezent, „dogma centrală” poate fi considerată ca o revizuire a principalelor mecanisme care stau la baza exprimării genelor , deoarece au fost descoperite de-a lungul timpului alte mecanisme biologice care extind această descriere. În sistemul de expresie genică celulară, pot fi identificate trei puncte care reprezintă direcția fundamentală a fluxului de informații genetice:
- Informațiile genetice sunt stocate în acizi nucleici ADN și ARN (ca în cazul unor viruși ), care pot fi duplicate pentru propagarea informațiilor.
- ADN-ul, care trebuie exprimat în celulă, este transcris sub formă de ARN . ARN-ul , prezent în unele virusuri ca informație genetică, poate fi retranscris în ADN.
- ARN (dacă codifică) este tradus în proteine , conceput ca forma operativă și terminală a informațiilor conținute în genom .
Istoria termenului
„Dogma centrală” a fost introdusă în 1958 de laureatul premiului Nobel Francis Crick , care a descoperit structura dublei spirale a ADN-ului împreună cu James D. Watson și Maurice Wilkins . Cu toate acestea, termenul de dogmă nu a fost conceput literal ca atare , adică ca o afirmație a priori care trebuie considerată și crezută ca adevărată, care nu este supusă discuției, criticii și revizuirii; [2] Crick însuși a explicat ulterior în autobiografia sa:
| ( EN ) „Întrucât am crezut că toate credințele religioase nu au fundament, am folosit cuvântul așa cum am gândit eu la el, nu așa cum o face cea mai mare parte a lumii, și l-am aplicat pur și simplu unei mari ipoteze care, oricât de plauzibilă ar fi avut un sprijin experimental direct . " | ( IT ) „[...] întrucât am crezut că toate credințele religioase sunt neîntemeiate, am folosit cuvântul în sensul pe care l-am dat eu însumi, nu cel dat de majoritatea lumii și l-am aplicat pur și simplu unei ipoteze importante care, deși era plauzibil, avea puține dovezi experimentale ". |
| ( Francis Crick , What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery ) | |
Cu toate acestea, în perioada următoare formulării acestei ipoteze, majoritatea biologilor moleculari au devenit convinși că aceasta este o adevărată axiomă științifică [2] : în 1970, revista Nature a scris că „dogma centrală afirmă că astfel de informații nu pot fi transferate din proteine în alte proteine sau acizi nucleici '. [3]
Actualizări la „dogmă”
Retrovirusurile își stochează informațiile genetice sub formă de ARN și au un ciclu de replicare care implică transcrierea inversă în ADN, care se integrează în genomul gazdei; Retrotranscrierea nu este limitată doar la viruși: retrotranspozițiile sunt secvențe de ADN care se replică printr-o transcriere inversă a ARN transcris din propria sa secvență. [2] Cu toate acestea, nu există o încălcare a dogmei centrale, deoarece informațiile sunt transferate între acizii nucleici.
Mecanismele epigenetice ale metilării reglează, de asemenea , activitatea ADN-ului fără a-i modifica secvența; editarea și îmbinarea alternativă sunt alte mecanisme prin care ARN-ul poate modifica produsul proteic final; în aceste cazuri, o formă a dogmei centrale rămâne încă valabilă, deoarece informația curge încă unidirecțional de la acizii nucleici la proteine. [2]
Concepția actuală a informațiilor biologice
| General | Special | Necunoscut |
|---|---|---|
| ADN → ADN ( Replicare ) | ARN → ADN ( Transcriere inversă ) | proteine → ADN |
| ADN → ARN ( Transcriere ) | ARN → ARN ( Replicare virală ) | proteine → ARN |
| ARN → proteină ( Traducere ) | ADN → proteine | proteine → proteine ( Prioni ?) |
Există 3 clase majore de biomolecule : ADN , ARN și proteine . Prin urmare, 9 (adică 3 × 3) tipuri de transfer direct de informații biologice între ele sunt practic posibile; dogma centrală modernă le grupează în trei grupuri, fiecare alcătuit din 3 cazuri: 3 sunt cazurile de „ transmitere generală ”, care apar în mod normal în majoritatea celulelor; 3 cele de „ transmisie specială ”, a căror posibilitate este cunoscută, dar numai în condiții specifice. În cele din urmă, cele trei cazuri de „ transmitere necunoscută ” nu au fost niciodată găsite și sunt considerate improbabile: printre acestea, replicarea proteinei-proteine, care nu este identificabilă în mecanismul prionilor deoarece, deși există transfer de informații, nu există crearea de proteine noi și, în plus, interacțiunile dintre prioni schimbă forma proteinelor fără a schimba secvența lor de aminoacizi; prin urmare, informațiile nu se întorc la acizii nucleici pentru a fi înregistrate, ci rămân limitate între proteine.
- Difuzare generală
- ADN → ADN: Replicare
- ADN → ARN: transcriere
- ARN → proteină: Traducere
- Transmisie specială
- ARN → ADN: transcriere inversă
- ARN → ARN: transcriptază inversă , replicare virală
- ADN → proteină: Translația directă din ADN în proteine a fost demonstrată într-un sistem celular (adică eprubetă), folosind extracte de E. coli care conțineau ribozomi, dar nu celule intacte. Aceste subunități celulare au sintetizat proteine din ADN monocatenar izolat din anumite organisme ( șoarece și broască ); neomicina îmbunătățește acest proces. Cu toate acestea, nu a fost clar dacă acest mecanism de traducere se potrivește corect cu codul genetic și nici că apare in vivo . [4] [5]
Notă
- ^ Horace Freeland Judson, 6 , în A opta zi a creației: factorii de revoluție în biologie (ediția a 25-a aniversare) , Cold Spring Harbor, NY, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1996, ISBN 0-87969-477-7 .
- ^ a b c d și Central Dogma , în Enciclopedia științei și tehnologiei , Institutul Enciclopediei Italiene, 2007-2008.
- ^ a b F Crick, dogma centrală a biologiei moleculare. ( PDF ), în Nature , vol. 227, nr. 5258, august 1970, pp. 561–3, Bibcode : 1970 Nat . 227..561C , DOI : 10.1038 / 227561a0 , PMID 4913914 .
- ^ BJ McCarthy și JJ Holland, ADN denaturat ca șablon direct pentru sinteza proteinelor in vitro , în Proceedings of the National Academy of Sciences din Statele Unite , vol. 54, nr. 3, 15 septembrie 1965, pp. 880–886, Bibcode : 1965PNAS ... 54..880M , DOI : 10.1073 / pnas.54.3.880 , PMC 219759 , PMID 4955657 .
- ^ . T. Uzawa, A. Yamagishi, T. Oshima, Polypeptide Synthesis Directed by DNA as a Messenger in Cell-Free Polypeptide Synthesis by Extreme Thermophiles, Thermus thermophilus HB27 și Sulfolobus tokodaii Strain 7 , în The Journal of Biochemistry , vol. 131, nr. 6, 9 aprilie 2002, pp. 849–853, PMID 12038981 .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Dogma centrală a biologiei moleculare
linkuri externe
- Despre sinteza proteinelor ( PDF ) (pdf), pe profiles.nlm.nih.gov , 1958 .: Proiectul original al lui Francis Crick privind transcrierea proteinelor
