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

RNA, DNA ve Proteinler Arasındaki Eksik Bağlantıdır

1900'lerin başında, bilim adamları DNA'nın hücresel işlevler için gerekli tüm bilgileri depoladığını ve proteinlerin bu işlevlerin çoğunu yerine getirdiğini keşfettiler. Bununla birlikte, genetik bilgiyi fonksiyonel proteinlere dönüştürme mekanizmaları uzun yıllar boyunca bilinmemektedir. Başlangıçta, tek bir genin doğrudan kodlanmış proteinine dönüştürüldüğüne inanılıyordu. Ökaryotik hücrelerdeki iki önemli keşif bu teoriye meydan okudu. İlk olarak, çekirdek içinde protein üretimi gerçekleşmez. İkincisi, DNA çekirdeğin dışında mevcut değildir. Bu bulgular, DNA'yı protein üretimine bağlayan bir ara molekül arayışını ateşledi. Bu ara molekülün RNA olduğu bulundu.

RNA, şablon olarak DNA kullanılarak çekirdekte sentezlenir. Yeni sentezlenen RNA, timinin urasil ile yer değiştirmesi dışında, DNA zincirine dizi olarak benzerdir. Ökaryotlarda, bu birincil transkript daha fazla işlenir, protein kodlamayan bölgeler çıkarılır, 5' ucu kapatılır ve daha sonra sitoplazmaya aktarılan olgun mRNA oluşturmak için 3' poli-A kuyruğu eklenir.

Genetik Kod Gereksizdir

Ökaryotlarda proteinler 20 amino asitten oluşur. Dört nükleotidi üçlü setler halinde birleştirmek 64 (43) olası kodon sağlar. Bu, birden fazla kodonun tek bir amino asidi kodlayabileceği anlamına gelir. Bu nedenle, genetik kodun gereksiz veya dejenere olduğu söylenir. Sıklıkla, ancak her zaman değil, aynı amino asitleri belirten kodonlar, üçlünün yalnızca üçüncü nükleotidinde farklılık gösterir. Örneğin, GUU, GUC, GUA ve GUG kodonlarının tümü amino asit valini temsil eder. Bununla birlikte, AUG, amino asit metiyonini temsil eden tek kodondur. AUG kodonu aynı zamanda protein sentezinin başladığı kodondur ve bu nedenle başlangıç kodonu olarak adlandırılır. Sistemdeki yedeklilik, mutasyonların zararlı etkilerini en aza indirir. Örneğin, kodonun üçüncü pozisyonundaki bir değişiklik, kodlanan amino asidi mutlaka değiştirmeyebilir, böylece protein işlevselliğinde herhangi bir 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 ilerlemeler sağlamıştır. Örneğin, insan insülini artık rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak bakterilerde büyük ölçekte üretilebilir. Rekombinant DNA teknolojisi, farklı türlerden genetik materyalin kullanılmasını içerir. İnsan insülinini kodlayan genler, bakteri DNA'sı ile birleştirilir ve bir bakteri hücresine yerleştirilir. Bakteri hücresi daha sonra hastalarda diyabeti tedavi edebilen insan insülin proteinini üretmek için transkripsiyon ve translasyon gerçekleştirir.