Il dogma centrale spiega il flusso di informazioni genetiche dai nucleotidi del DNA alla sequenza amminoacidica delle proteine.

L'RNA è l'anello mancante tra il DNA e le proteine

All'inizio del 1900, gli scienziati scoprirono che il DNA memorizza tutte le informazioni necessarie per le funzioni cellulari e che le proteine svolgono la maggior parte di queste funzioni. Tuttavia, i meccanismi di conversione dell'informazione genetica in proteine funzionali sono rimasti sconosciuti per molti anni. Inizialmente, si credeva che un singolo gene fosse convertito direttamente nella sua proteina codificata. Due scoperte cruciali nelle cellule eucariotiche hanno messo in discussione questa teoria. In primo luogo, la produzione di proteine non avviene nel nucleo. In secondo luogo, il DNA non è presente al di fuori del nucleo. Questi risultati hanno stimolato la ricerca di una molecola intermedia che collega il DNA con la produzione di proteine. Si è scoperto che questa molecola intermedia è l'RNA.

L'RNA viene sintetizzato nel nucleo utilizzando il DNA come modello. L'RNA appena sintetizzato è simile in sequenza al filamento di DNA, tranne per il fatto che la timina è sostituita dall'uracile. Negli eucarioti, questo trascritto primario viene ulteriormente elaborato, rimuovendo le regioni non codificanti della proteina, tappando l'estremità 5' e aggiungendo una coda 3' poli-A, per creare un mRNA maturo, che viene poi esportato nel citoplasma.

Il codice genetico è ridondante

Le proteine sono create da 20 amminoacidi negli eucarioti. La combinazione di quattro nucleotidi in insiemi di tre fornisce 64 (43) possibili codoni. Ciò significa che più di un codone può codificare un singolo amminoacido. Pertanto, si dice che il codice genetico sia ridondante o degenerato. Spesso, ma non sempre, i codoni che specificano gli stessi amminoacidi differiscono solo nel terzo nucleotide della tripletta. Ad esempio, i codoni GUU, GUC, GUA e GUG rappresentano tutti l'aminoacido valina. Tuttavia, l'AUG è l'unico codone che rappresenta l'amminoacido metionina. Il codone AUG è anche il codone dove inizia la sintesi proteica ed è, quindi, chiamato codone di inizio. La ridondanza nel sistema riduce al minimo gli effetti dannosi delle mutazioni. Ad esempio, un'alterazione nella terza posizione del codone potrebbe non necessariamente modificare l'amminoacido codificato, quindi non causando alcun cambiamento nella funzionalità della proteina.

Il codice genetico è universale

Con poche eccezioni, la maggior parte degli organismi procarioti ed eucariotici utilizza lo stesso codice genetico per la sintesi proteica. Questa universalità del codice genetico ha permesso progressi nella ricerca scientifica nel campo dell'agricoltura e della medicina. Ad esempio, l'insulina umana può ora essere prodotta su larga scala nei batteri utilizzando la tecnologia del DNA ricombinante. La tecnologia del DNA ricombinante prevede l'uso di materiale genetico di specie diverse. I geni che codificano l'insulina umana sono uniti al DNA batterico e inseriti in una cellula batterica. La cellula batterica esegue quindi la trascrizione e la traduzione per produrre la proteina insulina umana, che può trattare il diabete nei pazienti.