dogma sentral biologi molekuler menetapkan kriteria, yang umumnya diterima oleh ahli biologi cararn, tentang aliran informasi genetik pada makhluk hidup, yang melibatkan molekul dan proses.
Pada akhirnya, penekanan Dogma jatuh pada ireversibilitas aliran informasi biologis. Setelah memanifestasikan dirinya dalam bentuk peptida, itu tidak dapat dikembalikan. Dengan kata lain, aliran informasi genetik tidak dapat diubah dan mengikuti arah DNA → Protein, tidak pernah Protein → DNA.
Ilustrasi dogma sentral biologi molekuler
Namun, sejarah telah menunjukkan bahwa aliran informasi genetik pada makhluk hidup, dan virus, jauh lebih kompleks daripada ini.
“Dogma” asli diusulkan oleh Francis Crick pada 1950-an, dalam hal pemahaman proses sintesis protein.
Indeks artikel
Molekul dan proses yang terlibat
Molekul biologis informasional yang disinggung oleh dogma adalah asam deoksiribonukleat (DNA), asam ribonukleat (RNA), dan protein (lebih tepatnya, peptida).
Namun, dari sudut pandang dogma asli, tidak semua DNA atau semua RNA berpartisipasi dalam DNA → Aliran informasi protein, seperti yang ditetapkannya. Semua peptida melakukannya.
– DNA yang mengkode protein dan biomolekul lainnya
Postulat pertama dari dogma menetapkan bahwa semua informasi biologis yang menentukan karakteristik dan potensi setiap organisme hidup tertulis dalam DNA-nya.
Informasi ini jelas mencakup gen yang mengkode protein. Tetapi kode DNA tidak hanya untuk peptida, tetapi juga untuk biomolekul RNA lain dengan fungsinya sendiri.
Akibat wajar yang penting dari postulat pertama ini adalah bahwa informasi yang disimpan dalam DNA disalin ke dalam molekul yang identik. Proses ini disebut replikasi DNA (DNA → DNA), dan dilakukan oleh DNA polimerase.
– Transkrip RNA yang membawa pesan peptida, dan biomolekul lainnya
Postulat kedua dari dogma menyatakan bahwa gen yang mengkode peptida ditranskripsi oleh RNA polimerase (transkriptase) ke messenger RNA (mRNA), yaitu, DNA → RNA. Tetapi DNA juga mengkode biomolekul fungsional lain yang bukan peptida.
Gen-gen ini juga tunduk pada transkripsi oleh RNA polimerase spesifik untuk menghasilkan RNA dengan fungsinya sendiri.
ribosom , misalnya, terdiri kedua protein sebagai molekul RNA. Molekul RNA ribosom dikodekan dalam DNA dalam apa yang disebut gen ribosom (rDNA).
Ada sejumlah besar RNA yang memenuhi fungsinya sebagaimana adanya, tanpa perlu diterjemahkan. Mereka semua dikodekan dalam DNA.
RNA ini termasuk, antara lain, RNA transfer, masing-masing dikodekan oleh gennya sendiri, RNA nuklir kecil, RNA nukleolar kecil, microRNA, dll.
– Peptida diterjemahkan dari mRNA spesifiknya
Postulat ketiga dari dogma menyatakan bahwa mRNA adalah substrat ribosom. Ini mengubah pesan yang dikodekan nukleotida menjadi pesan yang dikodekan asam amino melalui proses terjemahan biologis, yaitu, RNA → Peptida.
Jadi, dari sudut pandang paling sederhana, aliran informasi gen yang mengkode peptida diverifikasi setiap hari di semua makhluk hidup. Namun, dogma ini telah banyak berubah sejak pendekatan awalnya oleh Francis Crick pada 1950-an untuk mencerminkan realitas yang lebih kompleks.
Visi yang sangat diringkas dari dogma sentral biologi molekuler. Penerjemahan DNA → Peptida hanya dicapai secara eksperimental pada bakteri dengan mutasi yang sangat khusus, dan dalam kondisi eksperimental yang luar biasa. Hanya sedikit ikatan peptida yang dapat terbentuk. Sumber: CentralDogma1970.svg: Kjoonleederivative work: Ortisa / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)
Pengecualian dari dogma
Apa yang disebut “pengecualian terhadap dogma” lebih merupakan pelengkapnya. Ketika seseorang mempertimbangkan dalam dogma apa yang terjadi dengan entitas biologis yang kita sebut virus, gambarannya sedikit berubah.
Memang benar bahwa dalam organisme seluler semua informasi genetik dikodekan dalam bentuk molekul DNA pita ganda, yang diduplikasi melalui replikasi (DNA → DNA). Tetapi di dunia virus kita menemukan genom tidak hanya terbuat dari DNA, tetapi juga dari RNA.
Beberapa RNA ini menghasilkan salinannya sendiri melalui proses replikasi RNA (yaitu, RNA → RNA). Enzim yang bertanggung jawab atas proses ini disebut replika RNA.
Di sisi lain, meskipun benar bahwa bagian DNA dapat ditranskripsi menjadi molekul RNA melalui transkripsi (DNA → RNA), kebalikannya juga mungkin terjadi.
Artinya, ada molekul RNA yang dapat (retro) ditranskripsi menjadi DNA melalui proses reverse transcription (RNA → DNA). Aktivitas enzimatik ini dilakukan oleh reverse transcriptase.
Akhirnya, seperti yang telah kita sebutkan, tidak semua gen mengkode peptida, dan tidak semua RNA adalah mRNA.
Bahwa ini adalah yang paling “penting” karena mereka memunculkan para pelaksana fungsi dalam sebuah sel adalah benar. Bahwa peptida (dan protein homo- dan hetero-peptida) secara informasi sangat kompleks juga benar. Tetapi tanpa RNA lain yang bukan mRNA, kehidupan tidak akan mungkin terjadi.
Selain itu, ada transkrip RNA yang memiliki aktivitas enzimatik sendiri (ribozim, atau RNA dengan aktivitas katalitik). Dalam hal ini, kemudian, mencapai peptida bukanlah tujuan informasi utama.
Ringkasan postulat dogma
Singkatnya, dogma “diperkaya” menyatakan bahwa:
1. Molekul yang menyimpan informasi genetik makhluk hidup dan virus mampu menghasilkan salinan dirinya sendiri melalui sintesis homokatalitik (replikasi)
– DNA → DNA
– RNA → RNA
2. Reaksi heterokatalitik (transkripsi) asam nukleat dapat menghasilkan pembawa pesan protein, molekul RNA struktural dan / atau fungsional, ribozim, atau bahkan genom virus dalam dua cara berbeda:
(a) Transkripsi, RNA → mRNA, snRNA, snRNA, rRNA, microRNA, RNA, tRNA, cRNA, ribozim, dll.
(b) Transkripsi balik, RNA → DNA, khususnya virus dan transposon, melalui aktivitas yang diamati secara ketat di lingkungan seluler. Dengan kata lain, transkripsi balik adalah aktivitas seluler – bahkan jika, misalnya, enzim virus digunakan untuk itu.
3. mRNA seluler diterjemahkan ke dalam polipeptida tertentu. Beberapa virus, bagaimanapun, memiliki genom dengan struktur mRNA, yang menjadikannya pembawa pesan mereka sendiri. Artinya, ada genom virus yang bisa langsung diterjemahkan.
4. Setelah informasi biologis diterjemahkan ke dalam peptida, tidak mungkin untuk pergi ke arah lain. Artinya, Peptida → Peptida, atau Peptida → RNA, atau Peptida → DNA tidak dimungkinkan.
Referensi
- Ahlquist P. 2002. RNA-dependent RNA polimerase, virus, dan pembungkaman RNA. Sains. 296 (5571): 1270–3.
- Cobb M. 2017. 60 tahun yang lalu, Francis Crick mengubah logika biologi. Biologi PLOS. 15 (9): e2003243.
- Crick F. 1970. Dogma sentral biologi molekuler. Alam. 227 (5258): 561–3.
- Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Pengantar Analisis Genetika (Edisi ke-11). New York: WH Freeman, New York, NY, AS.
- Robinson VL. 2009. Memikirkan kembali dogma sentral: RNA noncoding relevan secara biologis. Onkologi Urologi. 27 (3): 304–6.
