Centralna dogma molekularne biologije

Centralna dogma molekularne biologije je termin kojeg je prvi put skovao Francis Crick 1958. godine i koji je službeno uveden u Nature časopisu 1970. godine. Centralna dogma molekularne biologije bavi se s prijenosom informacija u stanici. Kaže da se informacija ne može prenijeti iz proteina u nukleinsku kiselinu, niti u drugi protein.

Drugim riječima, kada se iz kalupa RNA sintetizira protein, nije moguć povratak u nukleinsku kiselinu.

Dogma je okvir koji objašnjava prijenos informacijskog slijeda između biokemijskih polimera koji prenose informaciju, najčešće u živim organizmima. Postoje tri glavne skupine takvih polimera: DNK i RNA (nukleinske kiseline) i bjelančevine. S obzirom da broj molekula, devet mogućih prijenosa bi trebalo postojati, međutim, moderna biologija je prepoznala i svrstala prijenose u tri skupine:

1. Općeniti prijenos, za koji se vjeruje da se odvija normalno u svim stanicama,
2. Specifični prijenos, za koji se zna da se događa ali pod specifičnim uvjetima,
3. Nepoznati prijenos, za koji se smatra da se ne može odvijati.

Općeniti prijenos opisuje normalan tijek biološke informacije: DNA se može kopirati u DNA (DNA replikacija), može se kopirati u mRNA (transkripcija) i proteini se mogu sintetizirati koristeći informacije pohranjene u mRNA koji služi kao kalup.

Biološka informacija

Biološki polimeri RNA, DNA i proteini su linearni polimeri, što znači da je svaki monomer spojen s još najviše dva druga monomera. Redoslijed monomera sadrži informaciju. Prijenos informacija koji opisuje centralna dogma je deterministički; sekvenca jednog polimera služi kao kalup drugog čija je sekvenca potpuno ovisna o izvorišnom polimeru.

Općeniti prijenosi informacija

Tablica 3 klase prijenosa informacija prema centralnoj dogmi

Općeniti	Specifični	Nepoznati
DNA → DNA	RNA → DNA	protein → DNA
DNA → RNA	RNA → RNA	protein → RNA
RNA → protein	DNA → protein	protein → protein

Replikacija DNA

Kao završni korak u centralnoj dogmi, za prijenos genetičke informacije između roditelja i potomaka, DNA mora biti vjerno repliciran. Replikaciju provodi kompleksna grupe proteina koji odvija super-zavojnicu, dvostruku zavojnicu, a zatim, koristeći DNA polimeraze i njima združene proteine, kopira ili replicira sami glavni predložak tako da se ciklus DNA - RNA - protein može ponoviti u novim generacijama proteina.

Transkripcija

Transkripcija je proces u kojem se informacije sadržane u dijelu DNK prenosi na novostvorenu molekulu RNA (mRNA). U procesu sudjeluje RNA polimeraza i transkripcijski faktori. U eukariotskim stanicama primarni transkript (pre-mRNA) se često obrađuje do same mRNA. U ovom procesu, djelovi pre-mRNA su izrezani i preuređeni, za izradu različitih oblika organizacije izvorne sekvence.

Translacija

Na kraju, obrađeni mRNA pronalazi put do ribosoma, gdje je "preveden". U prokariotskih stanica, koje nemaju jezgru, procesi transkripcije i translacije mogu biti povezani zajedno. U eukariotskim stanicama, mjesto gdje se odvija transkripcija (stanične jezgre) obično je odvojen od mjesta translacije (citoplazme), tako da mRNA iz jezgre mora biti otpremljena u citoplazmu, gdje može biti vezana ribosoma. Ribosom čita mRNA kao triplet kodon, obično počevši od kodona AUG, odnosno inicijatora metionin-kodona. Ribosomu, ovisno o kodonu, pristupa tRNA koji donosi određenu aminokiselinu, i tako raste polimerni lanac.

Specifični prijenos informacija

Reverzna transkripcija

Revezna transkripcija je prijenos informacija iz RNA u DNA (suprotno od obične transkripcije). Ovaj se proces odvija kod retrovirusa, poput [HIV|HIV-a]], kao i prilikom sinteze telomera.

Replikacija RNA

Replikacija RNA je kopiranje jedne RNA na drugu. Mnogi se virusi ovako razmnožavaju. Enzimi koji kopiraju RNA na novi RNA se naziva RNA-ovisne RNA polimeraze, a također ih nalazimo u brojnim procesima kod eukariota, gdje su zaslužni za izrezivanje RNA.