Moleküler Biyolojinin Merkezi Dogması Nedir?
Moleküler biyolojinin temel prensibi, genetik materyalin RNA'ya kopyalanması ve daha sonra proteine çevrilmesidir.
Yani, bu disiplinde, organizmalardaki bilgi akışının sadece bir yöne gittiği düşünülmektedir: genler RNA'da kopyalanmaktadır.
Bu yaklaşım, deoksiribonükleik asit (DNA) molekülünün iletim işlevinin keşfedilmesinden birkaç yıl sonra, 1971'de kamuoyuna açıklandı.
Francis Crick, genetik bilginin daha sonra mevcut olan bilgileri kullanarak transferini açıklayan bu fikri sunan bilim adamıydı.
Buna paralel olarak Howard Temin, bir RNA'nın, istisnai ancak olası bir durum olarak DNA'nın sentezi için hizmet edebileceği olasılığını öne sürdü.
Bu öneri dogmanın popülaritesi göz önüne alındığında bilimsel topluluk arasında geçerli değildi ve çünkü yalnızca belirli RNA virüsleri tarafından enfekte olmuş hücrelerde mümkün olan bir süreçti.
Moleküler biyoloji ne çalışır?
Moleküler biyoloji, İnsan Genom Projesine göre, “biyolojik olarak önemli moleküllerin yapısı, işlevi ve kompozisyonunun incelenmesi” dir.
Daha spesifik olarak, moleküler biyoloji, genetik materyalin çoğaltma, transkripsiyon ve translasyon işlemlerinin moleküler temelini inceler.
Moleküler biyolojiye adanmış olanlar, hücresel sistemlerin DNA, RNA ve protein sentezi açısından nasıl etkileşime girdiğini anlamaya çalışmaktadır.
Moleküler bir biyolog kendi alanına özgü teknikleri kullanmasına rağmen, onları genetik ve biyokimyaya özgü daha başkalarıyla birleştirir.
Metodunun çoğu niceldir, bu yüzden bu disiplinin ve bilgi teknolojisinin arayüzüne büyük bir ilgi duyulmuştur: biyoinformatik ve / veya hesaplamalı biyoloji.
Moleküler genetik, moleküler biyoloji içinde çok belirgin bir alt alan haline gelmiştir.
Moleküler biyolojinin merkezi dogması nasıl çalışır?
Bu fikri savunanlar için süreç şöyle oldu:
Genetik bilgi aktarımı
Gregor Mendel'in 1865'deki eserleri. 1868 ile 1869 arasında Friedrich Miescher tarafından keşfedilen, DNA molekülüne izin veren bir genetik mirasın öncülü anlamına geliyordu.
DNA'nın birincil yapısını bilmek, aynı sentez sürecini ve genetik bilginin kodlanma şeklini bilmesini sağladı.
DNA replikasyonu
Ardından, DNA'nın ikincil yapısının keşfedilmesi bugün çok iyi bilinen çift sarmal yapının modellenmesine izin verdi, ancak o zamanlar bir vahiydi.
Böyle bir vahiy, mitoz bölünmesiyle oluşan ve hayatta kalmak için hayati bir süreç olan ve genetik materyalin korunmasını sağlayan önceki bir replikasyon gerektiren DNA replikasyonunun araştırılmasına neden oldu.
1958'de Matthew Meselson ve Frank Stahl, bu çoğaltmanın yarı koruyucu olduğunu, çünkü zincirlerden birinin korunduğunu ve tamamlayıcısının sentezlenmesi için bir şablon olduğunu söyledi.
Bu süreçte, orjinali bir şablon olarak kullanarak yeni zincire nükleotitler ekleyen DNA polimeraz gibi proteinler müdahale eder.
DNA transkripsiyonu
Bu sürecin keşfi ve açıklaması, DNA ve proteinlerin hücreler dışındaki yerlerde olmakla nasıl ilişkili olduğu sorusuna cevap verdi.
Bu ilişkiyi mümkün kılan ara molekül, olgun ribonükleik asit (RNA) olarak ortaya çıktı.
Spesifik olarak, RNA polimeraz, DNA zincirlerinden birini kalıptan alıp, yeni bir RNA molekülü oluşturduğu moleküldür. Bu, üslerin tamamlayıcılığını takiben olur.
Yani, bir DNA bölümünün bilgilerinin bir mesajcı RNA (mRNA) parçasında çoğaltıldığı bir işlemdir.
Transkripsiyonun ürünü olgun bir haberci RNA (mRNA) zinciridir.
RNA'nın çevirisi
Son aşamada, olgun haberci RNA (mRNA) protein sentezi için bir şablon görevi görür. Burada ribozomlar, ARNt iletim RNA molekülleri ile birlikte müdahale eder.
Her ribozom, kodon denilen bir nükleotit mRNA trio değerlerini yorumlar ve her tRNA'nın sahip olduğu antikodonu tamamlar.
Bu tRNA, polipeptit zincirine uyacak amino asidi taşır, böylece doğru konformasyonda bükülür.
Prokaryotik hücrelerde transkripsiyon ve translasyon birlikte gerçekleşebilir, ökaryotik hücrelerde transkripsiyon hücre çekirdeğinde ve translasyon sitoplazmada gerçekleşir.
Dogmanın Üstesinden Gelmek
1960'larda bazı virüslerin hücrenin RNA'yı DNA'ya "retrotranscute" edebileceğini desteklediği görülmüştür.
Bu, HIV RNA şablonunu hücresel DNA'ya entegre etmek için bir çift proviral DNA zinciri sentezlemek için HIV RNA şablonunu kullanmaktan sorumlu olan Ters Transkriptaz Protein (RT) durumundaydı.
Bu protein şu anda laboratuvarlarda kullanılmaktadır ve 1975'te Howard Temin, David Baltimore ve Renato Dulbecco'ya Tıpta Nobel Ödülü'ne layık görülmüştür.
Öte yandan, RNA'nın oluşturduğu, zaten sahip olduklarından bir RNA zincirini sentezleyebilen başka virüsler de var.
Bu değişikliğin bir başka olası nedeni, proteinin ekspresyonunu ve bir veya birkaç genin transkripsiyon işlemini etkileyen genlerin düzenleyici sekanslarının kusurlarında bulunabilir.
Bu keşifler, kanser hastalığı, nörodejeneratif hastalıklar veya sentetik biyoloji ile ilgili olanlar gibi moleküler biyoloji alanındaki birçok araştırmanın temeli olmuştur.
Kısacası, moleküler biyolojinin merkezi dogması, genetik bilgi akışının bir organizmada nasıl çalıştığını açıklamaya çalışmaktı.
Gerçeğe daha yakın bir açıklama yapmayı sağlayan birkaç yıl süren bilimsel araştırmanın ardından aşılmış olanı deniyorum.
