Dogma central de la biología molecular

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El dogma central de la biología molecular es una regla que generaliza la aplicación de la información genética  observada en la naturaleza : la información se transmite de los ácidos nucleicos a las proteínas , pero no en sentido contrario. La regla fue formulada por Francis Crick en 1958 [1] y puesta en consonancia con los datos acumulados hasta ese momento en 1970 [2] . La transición de la información genética secuencialmente de ADN a ARN y luego de ARN a proteína es universal para todos los organismos celulares sin excepción y subyace a la biosíntesis de macromoléculas. La replicación del genoma corresponde a la transición de información ADN → ADN. En la naturaleza también existen transiciones ARN → ARN y ARN → ADN (por ejemplo, en algunos virus), así como un cambio en la conformación de las proteínas que se transmite de molécula a molécula.

Información contenida en secuencias biológicas

Los biopolímeros son polímeros biológicos sintetizados por los seres vivos . El ADN, el ARN y las proteínas son polímeros lineales que se ensamblan uniendo sucesivamente elementos individuales entre sí: los monómeros . La secuencia de monómeros codifica información, cuyas reglas de transmisión están descritas por el dogma central. La información se transmite con alta precisión, de manera determinista , y un biopolímero se usa como plantilla para ensamblar otro polímero con una secuencia que está completamente determinada por la secuencia del primer polímero.

Formas universales de transferir información biológica

En los organismos vivos, hay tres tipos de heterogéneos, es decir, que consisten en diferentes monómeros poliméricos: ADN, ARN y proteína. La transferencia de información entre ellos se puede realizar de nueve (3 × 3 = 9) formas. El dogma central divide estos nueve tipos de comunicación en tres grupos:

• tipos comunes: se encuentran en la mayoría de los organismos vivos;
• tipos especiales - encontrados como excepción, en virus , en elementos móviles del genoma o en las condiciones de un experimento biológico ;
• tipos desconocidos - no encontrados.

General	Especial	Desconocido
ADN → ADN	ARN → ADN	proteína → ADN
ADN → ARN	ARN → ARN	proteína → ARN
ARN → proteína	ADN → proteína	proteína → proteína

Formas generales de transmitir información

Replicación del ADN: ADN → ADN

La replicación del ADN es la forma principal en que se transmite la información entre generaciones de organismos vivos, por lo que la duplicación (replicación) exacta del ADN es muy importante. La replicación se lleva a cabo por un complejo de proteínas. Primero, las proteínas desenrollan la cromatina , luego una doble hélice; obtienes dos cadenas. Después de eso, la ADN polimerasa y sus proteínas asociadas construyen en cada una de las dos cadenas una cadena complementaria.

Transcripción: ADN → ARN

La transcripción es un proceso biológico, como resultado del cual la información contenida en un fragmento de ADN se copia en la molécula de ARNm sintetizada . La transcripción se lleva a cabo mediante factores de transcripción y ARN polimerasa . En una célula eucariota , la transcripción primaria (pre-ARNm) a menudo se edita. Este proceso se llama procesamiento de ARN .

Traducción: ARN → proteína

Los ribosomas leen el ARNm maduro durante la traducción. En las células procarióticas , el proceso de transcripción y traducción no está espacialmente separado y estos procesos están acoplados. En las células eucariotas , el sitio de transcripción, el núcleo celular , está separado del sitio de traducción ( citoplasma ) por una membrana nuclear , por lo que el ARNm se transporta desde el núcleo hasta el citoplasma. El ARNm es leído por el ribosoma como "palabras" de tres nucleótidos . Los complejos de factores de iniciación y factores de elongación entregan ARN de transferencia aminoacilados al complejo ARNm -ribosoma.

Formas especiales de transmitir información

Transcripción inversa: ARN → ADN

La transcripción inversa es la transferencia de información del ARN al ADN, un proceso que invierte la transcripción y lo lleva a cabo una enzima llamada transcriptasa inversa . Ocurre en retrovirus , como en el VIH y en el caso de los retrotransposones .

Replicación de ARN: ARN → ARN

La replicación del ARN es la copia de una cadena de ARN a su cadena de ARN complementaria utilizando la enzima ARN polimerasa dependiente de ARN. De esta forma, los virus que contienen ARN monocatenario (por ejemplo, picornavirus, que incluyen el virus de la fiebre aftosa , coronavirus ) o ARN bicatenario se replican.

Traducción directa de una proteína en una plantilla de ADN: ADN → proteína

La traducción viva se ha demostrado en extractos celulares de E. coli . Los extractos contenían ribosomas , pero no ARNm , sintetizaban proteínas a partir del ADN introducido en el sistema; el antibiótico neomicina potenció este efecto [3] [4] .

Cambios epigenéticos

Los cambios epigenéticos son cambios en la expresión de genes que no son causados ​​por cambios en la información genética (mutaciones). Los cambios epigenéticos ocurren como resultado de la modificación del nivel de expresión génica, es decir, su transcripción y/o traducción. El tipo de regulación epigenética más estudiado es la metilación del ADN con la ayuda de las proteínas ADN metiltransferasa , que conduce a una inactivación temporal, dependiente de la vida, del gen metilado . Sin embargo, dado que la estructura primaria de la molécula de ADN no cambia, esta excepción no puede considerarse un verdadero ejemplo de transferencia de información de la proteína al ADN.

Priones

Los priones son proteínas que existen en dos formas. Una de las formas ( conformaciones ) de una proteína es funcional, generalmente soluble en agua. La segunda forma forma agregados insolubles en agua, a menudo en forma de tubos de polímero molecular. Un monómero, una molécula de proteína, en esta conformación puede unirse a otras moléculas de proteína similares, convirtiéndolas en una segunda conformación similar a un prión. Tales procesos a veces, a diferencia de todos los demás procesos matriciales (del primer tipo), se denominan procesos matriciales del segundo tipo . refiriéndose a los hongos , tales moléculas pueden ser heredadas. Pero, como en el caso de la metilación del ADN, la estructura primaria de la proteína en este caso sigue siendo la misma y no hay transferencia de información a los ácidos nucleicos .

La historia del término "dogma"

Horace Judson escribió en El  octavo día de la creación:

“Yo creía que el dogma es una idea que no está respaldada por hechos. ¿Lo entiendes?" Y Crick exclamó con placer: "Simplemente no sabía lo que significaba ' dogma '. Bien podría llamarlo la "hipótesis central" o algo más. El dogma era solo un eslogan". [6]

Texto original  (inglés)[ mostrarocultar] Mi mente era que un dogma era una idea para la cual no había evidencia razonable. ¿Ves?!" Y Crick lanzó un rugido de alegría. "Simplemente no sabía lo que significaba dogma. Y bien podría haberlo llamado la 'hipótesis central' o, ya sabes. Que es lo que quise decir. el dogma era solo una frase pegadiza

Además, en su libro autobiográfico What Mad Pursuit, Crick escribió sobre la elección de la palabra "dogma" y los problemas que causó esa elección:

“Llamé a esta idea dogma central, sospecho, por dos razones. Ya he usado la palabra " hipótesis " en la hipótesis de secuencia, además, quería sugerir que esta nueva suposición es más central y más fuerte... Resultó que el uso del término "dogma" causó más problemas que Valía la pena... Muchos años después, Jacques Monod me dijo que al parecer yo no entendía qué quería decir la palabra "dogma", que significa una parte de la fe que no está sujeta a duda. Estaba vagamente preocupado por este significado de la palabra, pero como creía que todas las creencias religiosas no tenían base, usé la palabra tal como yo la entendía, y no la mayoría de las personas, aplicándola a la grandiosa hipótesis de que, a pesar de la confianza que tiene. inspirado, se basó en una pequeña cantidad de datos experimentales directos.

Texto original  (inglés)[ mostrarocultar] Llamé a esta idea el dogma central, por dos razones, sospecho. Ya había usado la palabra obvia hipótesis en la hipótesis de secuencia, y además quería sugerir que esta nueva suposición era más central y más poderosa. ... Al final resultó que, el uso de la palabra dogma causó casi más problemas de lo que valía... Muchos años después, Jacques Monod me señaló que no parecía entender el uso correcto de la palabra dogma, que es una creencia de la que no se puede dudar. Entendí esto de una manera vaga, pero como pensaba que todas las creencias religiosas carecían de fundamento, usé la palabra de la forma en que yo mismo pensaba, no como lo hace la mayoría del mundo, y simplemente la apliqué a una gran hipótesis. que, aunque plausible, tenía poco apoyo experimental directo.

Véase también

• Codigo genetico
• ADN
• Transcripción
• Transmisión
• replicación

Notas

1. ↑ Crick, FHC (1958): Sobre la síntesis de proteínas. Síntoma soc. Exp. Biol. XII, 139-163. (pdf, primer borrador del artículo original)
2. ↑ Crick, F. (1970): Dogma central de biología molecular. Naturaleza 227, 561-563. PMID 4913914
3. ↑ BJ McCarthy y JJ Holanda. ADN desnaturalizado como plantilla directa para la síntesis de proteínas  in vitro // Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América  : revista  . - 1965. - 15 de septiembre ( vol. 54 ). - Pág. 880-886 . -doi : 10.1073/ pnas.54.3.880 . —PMID 4955657 .
4. ↑ . T. Uzawa, A. Yamagishi, T. Oshima. Síntesis de polipéptidos dirigida por el ADN como mensajero en la síntesis de polipéptidos sin células por termófilos extremos, Thermus thermophilus HB27 y Sulfolobus tokodaii Strain 7  // The  Journal of Biochemistry : diario. - 2002. - 9 de abril ( vol. 131 ). - P. 849-853 . —PMID 12038981 .
5. ↑ ¿ Error en la nota al pie ? : Etiqueta no válida <ref>; автоссылка1sin texto para notas al pie
6. ↑ Horacio Freeland Judson. El octavo día de la creación: creadores de la revolución en biología (edición del 25 aniversario)  (inglés) . - 1996. - ISBN 0-87969-477-7 .

Enlaces

1. BJ McCarthy, JJ Holanda. ADN desnaturalizado como plantilla directa para la síntesis de proteínas  in vitro // Actas de la Academia Nacional de Ciencias  . - Academia Nacional de Ciencias , 1965. - Vol. 54 . - Pág. 880-886 .
2. Werner, E. Semántica del genoma, Sistemas multicelulares in silico y el dogma central // Cartas FEBS. - 2005. - Edición. 579 . - S. 1779-1782 . PMID 15763551
3. Horacio Freeland Judson. Capítulo 6: Mi mente era que un dogma era una idea para la cual no había evidencia razonable. ¡¿Verás?! // El octavo día de la creación: creadores de la revolución en biología (edición del 25 aniversario). — 1996.

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