Merkezi Dogma

Merkezi dogma, genetik bilginin DNA nükleotidlerinden proteinlerin amino asit dizisine akışını açıklar.

RNA, DNA ile Proteinler Arasındaki Kayıp Bağlantıdır

1900'lü yılların başında bilim adamları, DNA'nın hücresel işlevler için gerekli tüm bilgileri sakladığını ve bu işlevlerin çoğunu proteinlerin gerçekleştirdiğini keşfettiler. Ancak genetik bilgiyi fonksiyonel proteinlere dönüştürme mekanizmaları uzun yıllar boyunca bilinmiyordu. Başlangıçta, tek bir genin doğrudan kodlanmış proteine ​​dönüştüğüne inanılıyordu. Ökaryotik hücrelerde yapılan iki önemli keşif bu teoriye meydan okudu. Öncelikle çekirdekte protein üretimi gerçekleşmez. İkincisi, DNA çekirdeğin dışında mevcut değildir. Bu bulgular, DNA'yı protein üretimine bağlayan bir aracı molekül arayışını ateşledi. Bu aracı molekülün RNA olduğu tespit edildi.

RNA, DNA'yı şablon olarak kullanarak çekirdekte sentezlenir. Yeni sentezlenen RNA, timin yerine urasil kullanması dışında DNA zincirine dizi olarak benzer. Ökaryotlarda bu birincil transkript, daha sonra sitoplazmaya aktarılan olgun mRNA'yı oluşturmak için protein kodlamayan bölgelerin çıkarılması, 5’li ucunun kapatılması ve bir 3’lü poli-A kuyruğunun eklenmesiyle daha da işlenir.

Genetik Kod Fazlalığı

Ökaryotlarda proteinler 20 amino asitten oluşur. Dört nükleotidin üçlü setler halinde birleştirilmesi 64 (43) olası kodon sağlar. Bu, birden fazla kodonun tek bir amino asidi kodlayabileceği anlamına gelir. Bu nedenle genetik kodun fazla veya dejenere olduğu söylenir. Her zaman olmasa da sıklıkla aynı amino asitleri belirten kodonlar yalnızca üçlünün üçüncü nükleotidinde farklılık gösterir. Örneğin GUU, GUC, GUA ve GUG kodonlarının tümü valin amino asidini temsil eder. Ancak AUG, amino asit metionini temsil eden tek kodondur. AUG kodonu aynı zamanda protein sentezinin başladığı kodondur ve bu nedenle başlangıç kodonu olarak adlandırılır. Sistemdeki fazlalık, mutasyonların zararlı etkilerini en aza indirir. Örneğin, kodonun üçüncü pozisyonundaki bir değişiklik, kodlanan amino asidi mutlaka değiştirmeyebilir, dolayısıyla protein işlevselliğinde hiçbir değişikliğe neden olmayabilir.

Genetik Kod Evrenseldir

Birkaç istisna dışında çoğu prokaryotik ve ökaryotik organizma, protein sentezi için aynı genetik kodu kullanır. Genetik kodun bu evrenselliği, tarım ve tıp alanındaki bilimsel araştırmalarda ilerlemelere olanak sağlamıştır. Örneğin insan insülini artık rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak bakterilerde büyük ölçekte üretilebiliyor. Rekombinant DNA teknolojisi, farklı türlerden genetik materyalin kullanılmasını içerir. İnsan insülinini kodlayan genler bakteriyel DNA ile birleştirilir ve bir bakteri hücresine yerleştirilir. Bakteri hücresi daha sonra hastalarda diyabeti tedavi edebilen insan insülin proteinini üretmek için transkripsiyon ve translasyonu gerçekleştirir.