O complexo de proteínas dna e rna é chamado. DNA e genes

O tema da palestra de hoje é a síntese de DNA, RNA e proteínas. A síntese de DNA é chamada de replicação ou reduplicação (duplicação), a síntese de RNA é chamada de transcrição (reescrita com DNA), a síntese de proteínas realizada por um ribossomo no RNA mensageiro é chamada de tradução, ou seja, traduzimos da linguagem dos nucleotídeos para a linguagem dos aminoácidos.

Tentaremos dar uma breve visão geral de todos esses processos, ao mesmo tempo em que nos deteremos mais detalhadamente nos detalhes moleculares, a fim de dar uma ideia da profundidade com que esse assunto foi estudado.

replicação do DNA

A molécula de DNA, composta por duas hélices, dobra durante a divisão celular. A duplicação do DNA baseia-se no fato de que, quando as fitas são destorcidas, uma cópia complementar pode ser completada para cada fita, obtendo-se assim duas fitas da molécula de DNA que copia a original.

Um dos parâmetros do DNA também é indicado aqui, esse é o passo da hélice, são 10 pares de bases para cada volta completa, observe que um passo não é entre as saliências mais próximas, mas através de uma, pois o DNA possui um pequeno sulco e um grande. As proteínas que reconhecem a sequência de nucleotídeos interagem com o DNA através do sulco maior. O passo da hélice é de 34 angstroms e o diâmetro da dupla hélice é de 20 angstroms.

A replicação do DNA é realizada pela enzima DNA polimerase. Esta enzima só é capaz de cultivar DNA na extremidade 3'. Você se lembra que a molécula de DNA é antiparalela, suas extremidades diferentes são chamadas de extremidade 3΄ e extremidade 5΄. Durante a síntese de novas cópias em cada fita, uma nova fita é alongada na direção de 5΄ para 3΄ e a outra na direção de 3΄ para o 5-terminal. No entanto, a DNA polimerase não pode estender a extremidade 5΄. Portanto, a síntese de uma fita de DNA, aquela que cresce em uma direção “conveniente” para a enzima, ocorre continuamente (é chamada de fita líder ou líder), e a síntese da outra fita é realizada em curto fragmentos (eles são chamados de fragmentos de Okazaki em homenagem ao cientista que os descreveu). Em seguida, esses fragmentos são costurados juntos, e esse thread é chamado de thread atrasado; em geral, a replicação desse thread é mais lenta. A estrutura formada durante a replicação é chamada de forquilha de replicação.

Se olharmos para o DNA replicante de uma bactéria, e isso pode ser observado em um microscópio eletrônico, veremos que primeiro forma um "olho", depois se expande, eventualmente toda a molécula circular de DNA é replicada. O processo de replicação ocorre com grande precisão, mas não absoluta. A DNA polimerase bacteriana comete erros, ou seja, insere o nucleotídeo errado que estava na molécula de DNA molde, aproximadamente na frequência de 10-6. Nos eucariotos, as enzimas funcionam com mais precisão, pois são mais complexas, o nível de erros na replicação do DNA em humanos é estimado em 10-7 - 10 -8. A precisão da replicação pode ser diferente em diferentes regiões do genoma, há regiões com maior frequência de mutações e há regiões mais conservadoras, onde raramente ocorrem mutações. E nisso, dois processos diferentes devem ser distinguidos: o processo de aparecimento de uma mutação no DNA e o processo de fixação da mutação. Afinal, se as mutações levarem a um resultado letal, elas não aparecerão nas próximas gerações, e se o erro não for fatal, ele será corrigido nas próximas gerações, e poderemos observar e estudar sua manifestação. Outra característica da replicação do DNA é que a DNA polimerase não pode iniciar o processo de síntese sozinha, ela precisa de uma "semente". Normalmente, um fragmento de RNA é usado como uma semente. Se estamos falando do genoma de uma bactéria, então existe um ponto especial chamado origem (fonte, início) da replicação, neste ponto existe uma sequência que é reconhecida pela enzima que sintetiza o RNA. Pertence à classe das RNA polimerases e, neste caso, é chamada de primase. As polimerases de RNA não precisam de sementes, e essa enzima sintetiza um pequeno fragmento de RNA - a própria “semente” com a qual começa a síntese de DNA.

Transcrição

O próximo processo é a transcrição. Vamos nos debruçar sobre isso com mais detalhes.

A transcrição é a síntese de RNA no DNA, ou seja, a síntese de uma fita complementar de RNA em uma molécula de DNA é realizada pela enzima RNA polimerase. Bactérias, como Escherichia coli, possuem uma RNA polimerase e todas as enzimas bacterianas são muito semelhantes entre si; em organismos superiores (eucariotos) existem várias enzimas, são chamadas de RNA polimerase I, RNA polimerase II, RNA polimerase III, também têm semelhanças com enzimas bacterianas, mas são mais complicadas, contêm mais proteínas. Cada tipo de polimerase de RNA eucariótica tem suas próprias funções especiais, ou seja, transcreve um determinado conjunto de genes. A fita de DNA que serve como modelo para a síntese de RNA durante a transcrição é chamada de sentido ou modelo. A segunda fita de DNA é chamada de não codificante (o RNA complementar não codifica proteínas, é "sem sentido").

Existem três etapas no processo de transcrição. O primeiro estágio é o início da transcrição - o início da síntese de uma fita de RNA, a primeira ligação entre os nucleotídeos é formada. Então o fio se acumula, seu alongamento - alongamento e, quando a síntese é concluída, ocorre a terminação, a liberação do RNA sintetizado. Ao mesmo tempo, a RNA polimerase “descasca” o DNA e está pronta para um novo ciclo de transcrição. A RNA polimerase bacteriana foi estudada em grande detalhe. Consiste em várias subunidades de proteínas: duas subunidades α (estas são subunidades pequenas), subunidades β e β΄ (subunidades grandes) e subunidade ω. Juntos, eles formam a chamada enzima mínima, ou enzima central. A subunidade σ pode ser anexada a esta enzima central. A subunidade σ é necessária para iniciar a síntese de RNA, para iniciar a transcrição. Após a iniciação ter ocorrido, a subunidade σ é separada do complexo, e a enzima central realiza trabalho adicional (alongamento da cadeia). Quando ligada ao DNA, a subunidade σ reconhece o local no qual a transcrição deve começar. Chama-se promotor. Um promotor é uma sequência de nucleotídeos que indica o início da síntese de RNA. Sem a subunidade σ, a enzima central não pode ser reconhecida pelo promotor. A subunidade σ junto com a enzima central é chamada de enzima completa, ou holoenzima.

Tendo contatado o DNA, ou seja, o promotor que a subunidade σ reconheceu, a holoenzima desenrola a hélice de fita dupla e inicia a síntese de RNA. O trecho de DNA não torcido é o ponto de iniciação da transcrição, o primeiro nucleotídeo ao qual um ribonucleotídeo deve ser complementarmente ligado. A transcrição é iniciada, a subunidade σ sai e a enzima central continua o alongamento da cadeia de RNA. Então ocorre a terminação, a enzima central é liberada e fica pronta para um novo ciclo de síntese.

Como a transcrição se alonga?

O RNA cresce na extremidade 3'. Ao anexar cada nucleotídeo, a enzima central dá um passo ao longo do DNA e se desloca em um nucleotídeo. Como tudo no mundo é relativo, podemos dizer que a enzima central é imóvel e o DNA é “arrastado” por ela. É claro que o resultado será o mesmo. Mas falaremos sobre o movimento ao longo da molécula de DNA. O tamanho do complexo proteico que constitui a enzima central é de 150 Ǻ. Dimensões da RNA polimerase - 150×115×110Ǻ. Ou seja, é uma tal nanomáquina. A velocidade da RNA polimerase é de até 50 nucleotídeos por segundo. O complexo da enzima central com DNA e RNA é chamado de complexo de alongamento. Contém um híbrido DNA-RNA. Isto é, este é o local onde o DNA é emparelhado com o RNA, e a extremidade 3' do RNA está aberta para crescimento adicional. O tamanho deste híbrido é de 9 pares de bases. A região não torcida do DNA tem aproximadamente 12 pares de bases de comprimento.

RNA polimerase ligada ao DNA na frente do sítio não torcido. Essa região é chamada de duplex frontal do DNA e tem 10 pb de tamanho. A polimerase também está associada a uma porção mais longa de DNA chamada de back DNA duplex. O tamanho dos RNAs mensageiros que sintetizam RNA polimerases em bactérias pode atingir 1000 nucleotídeos ou mais. Nas células eucarióticas, o tamanho do DNA sintetizado pode atingir 100.000 ou mesmo vários milhões de nucleotídeos. É verdade que não se sabe se eles existem em tais tamanhos nas células, ou no processo de síntese, eles podem ter tempo para processar.

O complexo de alongamento é bastante estável, porque ele deve fazer um ótimo trabalho. Ou seja, por si só, não vai “cair” com o DNA. É capaz de se mover através do DNA a uma velocidade de até 50 nucleotídeos por segundo. Este processo é chamado de deslocamento (ou, translocação). A interação do DNA com a RNA polimerase (core-enzima) não depende da sequência desse DNA, ao contrário da subunidade σ. E a enzima central, ao passar por certos sinais de terminação, completa a síntese do DNA.

Vamos analisar com mais detalhes a estrutura molecular da enzima central. Como mencionado acima, a enzima central consiste em subunidades α e β. Eles estão conectados de tal forma que formam, por assim dizer, uma “boca” ou “garra”. As subunidades α estão localizadas na base dessa "garra" e desempenham uma função estrutural. Eles não parecem interagir com DNA e RNA. A subunidade ω é uma pequena proteína que também tem uma função estrutural. A parte principal do trabalho recai sobre a participação das subunidades β e β΄. Na figura, a subunidade β΄ é mostrada na parte superior e a subunidade β é mostrada na parte inferior.

Dentro da “boca”, que é chamada de canal principal, está o sítio ativo da enzima. É aqui que ocorre a ligação dos nucleotídeos, a formação de uma nova ligação durante a síntese do RNA. O canal principal na RNA polimerase é onde o DNA reside durante o alongamento. Mesmo nessa estrutura, existe um chamado canal secundário na lateral, por meio do qual os nucleotídeos são fornecidos para a síntese de RNA.

A distribuição de cargas na superfície da RNA polimerase fornece suas funções. A distribuição é muito lógica. A molécula de ácido nucleico é carregada negativamente. Portanto, a cavidade do canal principal, onde o DNA carregado negativamente deve ser mantido, é revestida com cargas positivas. A superfície da RNA polimerase é feita com aminoácidos carregados negativamente para evitar que o DNA grude nela.

Quase meio século atrás, em 1953, D. Watson e F. Crick descobriram o princípio da organização estrutural (molecular) da substância do gene - ácido desoxirribonucléico (DNA). A estrutura do DNA forneceu a chave para o mecanismo de reprodução exata - reduplicação - da substância do gene. Então surgiu uma nova ciência - biologia molecular. O chamado dogma central da biologia molecular foi formulado: DNA - RNA - proteína. Seu significado é que a informação genética registrada no DNA é realizada na forma de proteínas, mas não diretamente, mas por meio de um polímero relacionado - o ácido ribonucléico (RNA), e esse caminho dos ácidos nucléicos às proteínas é irreversível. Assim, o DNA é sintetizado no DNA, proporcionando a sua própria reduplicação, ou seja, a reprodução do material genético original em gerações; O RNA é sintetizado a partir do DNA, resultando na reescrita, ou transcrição, da informação genética na forma de múltiplas cópias do RNA; As moléculas de RNA servem como modelos para a síntese de proteínas - a informação genética é traduzida na forma de cadeias polipeptídicas. Em casos especiais, o RNA pode ser transcrito na forma de DNA ("transcrição reversa") e também copiado na forma de RNA (replicação), mas uma proteína nunca pode ser um modelo para ácidos nucléicos (consulte para mais detalhes).

Portanto, é o DNA que determina a hereditariedade dos organismos, ou seja, um conjunto de proteínas e características relacionadas que se reproduzem em gerações. A biossíntese de proteínas é o processo central da matéria viva, e os ácidos nucléicos fornecem, por um lado, um programa que determina todo o conjunto e especificidades das proteínas sintetizadas e, por outro, um mecanismo para reproduzir com precisão esse programa em gerações . Consequentemente, a origem da vida em sua forma celular moderna é reduzida ao surgimento de um mecanismo de biossíntese de proteínas herdadas.

BIOSSÍNTESE DE PROTEÍNAS

O dogma central da biologia molecular postula apenas uma forma de transferir a informação genética dos ácidos nucléicos para as proteínas e, consequentemente, para as propriedades e características de um organismo vivo. O estudo dos mecanismos de realização dessa via nas décadas que se seguiram à formulação do dogma central revelou funções muito mais diversas do RNA do que apenas ser portador de informações de genes (DNA) para proteínas e servir de matriz para a síntese de proteínas .

Na fig. 1 mostra um esquema geral da biossíntese de proteínas em uma célula. RNA mensageiro(RNA mensageiro, RNA mensageiro, mRNA), as proteínas que codificam, discutidas acima, são apenas uma das três classes principais de RNA celular. Seu volume (cerca de 80%) é outra classe de RNA - RNA ribossômico, que formam a estrutura estrutural e os centros funcionais das partículas universais de síntese de proteínas - ribossomos. São os RNAs ribossômicos os responsáveis ​​- estrutural e funcionalmente - pela formação de máquinas moleculares ultramicroscópicas chamadas ribossomos. Os ribossomos recebem a informação genética na forma de moléculas de mRNA e, sendo programados por estas, produzem proteínas estritamente de acordo com esse programa.

No entanto, para sintetizar proteínas, informações ou um programa por si só não são suficientes - você também precisa de um material com o qual elas possam ser feitas. O fluxo de material para a síntese de proteínas vai para os ribossomos através da terceira classe de RNA celular - RNA de transferência(ARN de transferência, ARN de transferência, ARNt). Eles se ligam covalentemente - aceitam - aminoácidos, que servem como material de construção para proteínas e entram nos ribossomos na forma de aminoacil-tRNA. Nos ribossomos, os aminoacil-tRNAs interagem com os códons - combinações de três nucleotídeos - do mRNA, resultando na decodificação dos códons durante a tradução.

ÁCIDOS RIBONUCLEICOS

Assim, temos um conjunto de RNAs celulares principais que determinam o principal processo da matéria viva moderna - a biossíntese de proteínas. Estes são mRNA, RNA ribossômico e tRNA. O RNA é sintetizado no DNA usando enzimas - RNA polimerases que realizam a transcrição - reescrevendo certas seções (segmentos lineares) de DNA de fita dupla na forma de RNA de fita simples. Regiões de DNA que codificam proteínas celulares são transcritas como mRNA, enquanto para a síntese de numerosas cópias de RNA ribossômico e tRNA, existem regiões especiais do genoma celular a partir das quais ocorre reescrita intensiva sem posterior tradução em proteínas.

Estrutura química do RNA. Quimicamente, o RNA é muito semelhante ao DNA. Ambas as substâncias são polímeros lineares de nucleotídeos. Cada monômero - nucleotídeo - é um N-glicosídeo fosforilado, construído a partir de um resíduo de açúcar de cinco carbonos - pentose, carregando um grupo fosfato no grupo hidroxila do quinto átomo de carbono (ligação éster) e uma base nitrogenada no primeiro átomo de carbono ( ligação N-glicosídica). A principal diferença química entre DNA e RNA é que o resíduo de açúcar do monômero de RNA é a ribose, e o monômero de DNA é a desoxirribose, que é um derivado da ribose, na qual não há grupo hidroxila no segundo átomo de carbono (Fig. 2 ).

Existem quatro tipos de bases nitrogenadas tanto no DNA quanto no RNA: duas bases purinas - adenina (A) e guanina (G) - e duas bases pirimídicas - citosina (C) e uracila (U) ou seu derivado metilado timina (T).

O uracil é característico dos monômeros de RNA, enquanto a timina é característica dos monômeros de DNA, e esta é a segunda diferença entre o RNA e o DNA. Os monômeros - ribonucleotídeos de RNA ou desoxirribonucleotídeos de DNA - formam uma cadeia polimérica formando pontes fosfodiéster entre resíduos de açúcar (entre o quinto e terceiro átomos de carbono da pentose). Assim, a cadeia polimérica de um ácido nucléico - DNA ou RNA - pode ser representada como um esqueleto linear de açúcar-fosfato com bases nitrogenadas como grupos laterais.

Estrutura macromolecular do RNA. A diferença macroestrutural fundamental entre os dois tipos de ácidos nucléicos é que o DNA é uma única dupla hélice, ou seja, uma macromolécula de duas cadeias poliméricas ligadas complementares, torcidas helicoidalmente em torno de um eixo comum (ver [ , ]), e o RNA é uma única -polímero encalhado. Ao mesmo tempo, as interações dos grupos laterais - bases nitrogenadas - entre si, bem como com fosfatos e hidroxilas do esqueleto açúcar-fosfato, levam ao fato de que um polímero de RNA de fita simples se dobra sobre si mesmo e se torce em uma estrutura compacta, semelhante ao dobramento de uma cadeia polipeptídica de proteína em um glóbulo compacto. Desta forma, sequências únicas de nucleotídeos de RNA podem formar estruturas espaciais únicas.

A estrutura espacial específica do RNA foi demonstrada pela primeira vez ao decifrar a estrutura atômica de um dos tRNAs em 1974 [ , ] (Fig. 3). O dobramento da cadeia polimérica do tRNA, que consiste em monômeros de 76 nucleotídeos, leva à formação de um núcleo globular muito compacto, do qual duas saliências se projetam em ângulos retos. São duplas hélices curtas semelhantes ao DNA, mas organizadas pela interação de seções da mesma fita de RNA. Uma das saliências é receptora de aminoácidos e está envolvida na síntese da cadeia polipeptídica da proteína no ribossomo, enquanto a outra é destinada à interação complementar com o tripleto codificador (códon) do mRNA no mesmo ribossomo. Somente tal estrutura é capaz de interagir especificamente com a proteína-enzima que liga o aminoácido ao tRNA e com o ribossomo durante a tradução, ou seja, ser especificamente "reconhecida" por eles.

O estudo de RNAs ribossômicos isolados forneceu o seguinte exemplo marcante da formação de estruturas específicas compactas a partir de polímeros lineares ainda mais longos desse tipo. O ribossomo consiste em duas partes desiguais - subpartículas ribossômicas grandes e pequenas (subunidades). Cada subunidade é construída a partir de um alto polímero de RNA e uma variedade de proteínas ribossômicas. O comprimento das cadeias de RNA ribossômico é muito significativo: por exemplo, o RNA da pequena subunidade do ribossomo bacteriano contém mais de 1.500 nucleotídeos e o RNA da subunidade grande contém cerca de 3.000 nucleotídeos. Em mamíferos, incluindo humanos, esses RNAs são ainda maiores - cerca de 1.900 nucleotídeos e mais de 5.000 nucleotídeos nas subunidades pequena e grande, respectivamente.

Foi demonstrado que os RNAs ribossômicos isolados, separados de suas proteínas parceiras e obtidos na forma pura, são capazes de se dobrar espontaneamente em estruturas compactas semelhantes em tamanho e forma às subunidades ribossômicas]. A forma das subpartículas grandes e pequenas é diferente e, consequentemente, a forma dos RNAs ribossômicos grandes e pequenos difere (Fig. 4). Assim, cadeias lineares de RNA ribossômico se auto-organizam em estruturas espaciais específicas que determinam o tamanho, a forma e, aparentemente, o arranjo interno das subpartículas ribossomais e, conseqüentemente, de todo o ribossomo.

ARNs menores. À medida que os componentes de uma célula viva e frações individuais do RNA celular total foram estudados, ficou claro que o assunto não se limitava aos três tipos principais de RNA. Descobriu-se que na natureza existem muitos outros tipos de RNA. Estes são, antes de tudo, os chamados "pequenos RNAs", que contêm até 300 nucleotídeos, muitas vezes com funções desconhecidas. Via de regra, estão associados a uma ou mais proteínas e estão presentes na célula como ribonucleoproteínas - "pequenas RNPs".

Pequenos RNAs estão presentes em todas as partes da célula, incluindo o citoplasma, núcleo, nucléolo e mitocôndrias. A maioria dessas pequenas RNPs cujas funções são conhecidas estão envolvidas nos mecanismos de processamento pós-transcricional dos principais tipos de RNA (processamento de RNA) - a transformação de precursores de mRNA em mRNAs maduros (splicing), edição de mRNA, biogênese de tRNA, maturação de RNAs ribossomais. Um dos tipos mais abundantes de pequenas RNPs (SRP) nas células desempenha um papel fundamental no transporte de proteínas sintetizadas através da membrana celular. Tipos conhecidos de pequenos RNAs que realizam funções regulatórias em transmissão. Um pequeno RNA especial faz parte da enzima mais importante responsável por manter a replicação do DNA nas gerações celulares - a telomerase. Deve-se dizer que seus tamanhos moleculares são comparáveis ​​com os tamanhos das proteínas globulares celulares. Assim, torna-se gradualmente claro que o funcionamento de uma célula viva é determinado não apenas pela variedade de proteínas sintetizadas nela, mas também pela presença de um rico conjunto de vários RNAs, dos quais pequenos RNAs imitam amplamente a compacidade e o tamanho de proteínas.

Ribozimas. Toda a vida ativa é construída sobre o metabolismo - metabolismo, e todas as reações bioquímicas do metabolismo ocorrem nas velocidades apropriadas para a vida apenas graças a catalisadores específicos altamente eficientes criados pela evolução. Por muitas décadas, os bioquímicos estiveram convencidos de que a catálise biológica é sempre e em toda parte realizada por proteínas chamadas enzimas, ou enzimas. E assim em 1982-1983. foi demonstrado que na natureza existem tipos de RNA, que, assim como as proteínas, possuem atividade catalítica altamente específica [ , ]. Tais catalisadores de RNA foram chamados ribozimas. A ideia da exclusividade das proteínas na catálise de reações bioquímicas chegou ao fim.

Atualmente, o ribossomo também é considerado uma ribozima. De fato, todos os dados experimentais disponíveis indicam que a síntese da cadeia polipeptídica da proteína no ribossomo é catalisada pelo RNA ribossômico, e não pelas proteínas ribossômicas. Foi identificada uma região catalítica de grande RNA ribossômico, responsável pela catálise da reação de transpeptidação, por meio da qual a cadeia polipeptídica da proteína é estendida durante a tradução.

Quanto à replicação do DNA viral, seu mecanismo não difere muito da reduplicação do material genético - DNA - da própria célula. No caso do RNA viral, são realizados processos que são suprimidos ou completamente ausentes nas células normais, onde todo o RNA é sintetizado apenas no DNA como molde. Quando infectado com vírus contendo RNA, a situação pode ser dupla. Em alguns casos, o DNA é sintetizado no RNA viral como um molde ("transcrição reversa"), e numerosas cópias do RNA viral são transcritas neste DNA. Em outros casos, mais interessantes para nós, uma cadeia de RNA complementar é sintetizada no RNA viral, que serve de molde para a síntese - replicação - de novas cópias do RNA viral. Assim, durante a infecção com vírus contendo RNA, a capacidade fundamental do RNA para determinar a reprodução de sua própria estrutura é realizada, como é o caso do DNA.

Multifuncionalidade do RNA. Resumindo e revisando o conhecimento sobre as funções do RNA, podemos falar da extraordinária multifuncionalidade desse polímero na natureza. A seguinte lista das principais funções conhecidas do RNA pode ser dada.

Função replicativa genética: capacidade estrutural de copiar (replicar) sequências lineares de nucleotídeos por meio de sequências complementares. A função é realizada em infecções virais e é semelhante à principal função do DNA na vida dos organismos celulares - a reduplicação do material genético.

Função de codificação: programação da síntese de proteínas por sequências lineares de nucleótidos. Esta é a mesma função do DNA. Tanto no DNA quanto no RNA, os mesmos trigêmeos de nucleotídeos codificam 20 aminoácidos de proteínas, e a sequência de trigêmeos em uma cadeia de ácido nucléico é um programa para arranjo sequencial de 20 tipos de aminoácidos em uma cadeia polipeptídica de proteína.

Função formadora de estrutura: formação de estruturas tridimensionais únicas. Pequenas moléculas de RNA compactamente dobradas são fundamentalmente semelhantes às estruturas tridimensionais de proteínas globulares, enquanto moléculas de RNA mais longas também podem formar partículas biológicas maiores ou seus núcleos.

Função de reconhecimento: interações espaciais altamente específicas com outras macromoléculas (incluindo proteínas e outros RNAs) e com pequenos ligantes. Esta função é talvez a principal nas proteínas. Baseia-se na capacidade de um polímero se dobrar de maneira única e formar estruturas tridimensionais específicas. A função de reconhecimento é a base da catálise específica.

Função catalítica: catálise específica de reações químicas por ribozimas. Esta função é semelhante à função enzimática das proteínas enzimáticas.

Em geral, o RNA nos parece um polímero tão incrível que, ao que parece, nem o tempo da evolução do Universo, nem o intelecto do Criador deveriam ter sido suficientes para sua invenção. Como pode ser visto, o RNA é capaz de realizar as funções de ambos os polímeros fundamentalmente importantes para a vida - DNA e proteínas. Não é de surpreender que a questão tenha surgido antes da ciência: poderia o surgimento e a existência autossuficiente do mundo do RNA preceder o surgimento da vida em sua forma moderna de DNA-proteína?

ORIGEM DA VIDA

Teoria da proteína-coacervato de Oparin. Talvez a primeira teoria científica e bem pensada da origem da vida de forma abiogênica tenha sido proposta pelo bioquímico A.I. Oparin nos anos 20 do século passado [,]. A teoria baseava-se na ideia de que tudo começou com as proteínas e na possibilidade, sob certas condições, de síntese química espontânea de monômeros de proteínas - aminoácidos - e polímeros semelhantes a proteínas (polipeptídeos) de forma abiogênica. A publicação da teoria estimulou numerosos experimentos em vários laboratórios ao redor do mundo, que mostraram a realidade de tal síntese sob condições artificiais. A teoria rapidamente se tornou geralmente aceita e extraordinariamente popular.

Seu principal postulado era que compostos semelhantes a proteínas que surgiam espontaneamente no "caldo" primário eram combinados "em gotas coacervadas - sistemas coloidais separados (sols) flutuando em uma solução aquosa mais diluída. Isso deu o principal pré-requisito para o surgimento de organismos - o isolamento de um determinado sistema bioquímico do meio ambiente, sua compartimentalização. Como alguns compostos semelhantes a proteínas de gotas de coacervados poderiam ter atividade catalítica, tornou-se possível sofrer reações de síntese bioquímica dentro das gotas - havia uma aparência de assimilação, o que significa crescimento de o coacervado com sua subseqüente desintegração em partes - reprodução, o coacervado foi considerado o protótipo de uma célula viva (Fig. 5).

Tudo foi bem pensado e cientificamente fundamentado em teoria, exceto por um problema, que por muito tempo fechou os olhos para quase todos os especialistas na área da origem da vida. Se espontaneamente, por síntese aleatória livre de moldes em um coacervado, surgiram construções únicas bem-sucedidas de moléculas de proteína (por exemplo, catalisadores eficazes que fornecem uma vantagem para este coacervado em crescimento e reprodução), então como elas poderiam ser copiadas para distribuição dentro do coacervado? , e mais ainda para a transmissão aos coacervados descendentes? A teoria tem sido incapaz de oferecer uma solução para o problema da reprodução exata - dentro do coacervado e em gerações - de estruturas proteicas efetivas únicas que aparecem aleatoriamente.

O mundo do RNA como precursor da vida moderna. O acúmulo de conhecimento sobre o código genético, ácidos nucléicos e biossíntese de proteínas levou à aprovação de uma ideia fundamentalmente nova sobre TOM, de que tudo começou não com proteínas, mas com RNA [ - ]. Os ácidos nucleicos são o único tipo de polímero biológico cuja estrutura macromolecular, devido ao princípio da complementaridade na síntese de novas cadeias (para mais detalhes, ver), fornece a capacidade de copiar sua própria sequência linear de unidades monoméricas, ou seja, a capacidade de reproduzir (replicar) o polímero, sua microestrutura. Portanto, apenas ácidos nucleicos, mas não as proteínas, podem ser material genético, ou seja, moléculas reprodutíveis que repetem sua microestrutura específica em gerações.

Por uma série de razões, é o RNA, e não o DNA, que pode representar o material genético primário.

Primeiramente, tanto na síntese química quanto nas reações bioquímicas, os ribonucleotídeos precedem os desoxirribonucleotídeos; desoxirribonucleotídeos são produtos da modificação de ribonucleotídeos (ver Fig. 2).

Em segundo lugar, nos processos universais mais antigos do metabolismo vital, são os ribonucleotídeos, e não os desoxirribonucleotídeos, que estão amplamente representados, incluindo os principais transportadores de energia, como os polifosfatos de ribonucleosídeos (ATP, etc.).

Em terceiro lugar, A replicação do RNA pode ocorrer sem qualquer envolvimento do DNA, e o mecanismo de replicação do DNA, mesmo no mundo moderno, requer a participação obrigatória de um iniciador de RNA no início da síntese da cadeia de DNA.

Quarto, Possuindo o mesmo modelo e funções genéticas do DNA, o RNA também é capaz de realizar várias funções inerentes às proteínas, incluindo a catálise de reações químicas. Assim, há todos os motivos para considerar o DNA como uma aquisição evolutiva posterior - como uma modificação do RNA, especializada para desempenhar a função de reproduzir e armazenar cópias únicas de genes no genoma celular sem participação direta na biossíntese de proteínas.

Depois que os RNAs cataliticamente ativos foram descobertos, a ideia da primazia do RNA na origem da vida recebeu um forte impulso para o desenvolvimento e o conceito foi formulado. mundo de RNA autossuficiente, precedendo a vida moderna [ , ]. Um esquema possível para o surgimento do mundo do RNA é mostrado na fig. 6.

A síntese abiogênica de ribonucleotídeos e sua associação covalente em oligômeros e polímeros do tipo RNA poderia ocorrer aproximadamente nas mesmas condições e no mesmo ambiente químico postulado para a formação de aminoácidos e polipeptídeos. Recentemente A. B. Chetverin e outros (Protein Institute, Russian Academy of Sciences) mostraram experimentalmente que pelo menos alguns polirribonucleotídeos (RNA) em meio aquoso comum são capazes de recombinação espontânea, ou seja, a troca de segmentos de cadeia, por transesterificação. A troca de segmentos de cadeia curta por longos deve levar ao alongamento dos polirribonucleotídeos (RNA), e essa própria recombinação deve contribuir para a diversidade estrutural dessas moléculas. Moléculas de RNA cataliticamente ativas também podem surgir entre eles.

Mesmo o aparecimento extremamente raro de moléculas únicas de RNA capazes de catalisar a polimerização de ribonucleotídeos ou o splicing de oligonucleotídeos em uma cadeia complementar como em um molde [ , ], significou a formação do mecanismo de replicação do RNA. A replicação dos próprios catalisadores de RNA (ribozimas) deveria ter levado ao surgimento de populações de RNA autorreplicantes. Fazendo cópias de si mesmos, o RNA se multiplicou. Os inevitáveis ​​erros de cópia (mutação) e recombinação em populações auto-replicantes de RNA criaram uma diversidade cada vez maior deste mundo. Assim, o suposto mundo antigo do RNA é "um mundo biológico autossuficiente no qual as moléculas de RNA funcionam tanto como material genético quanto como catalisadores semelhantes a enzimas" .

O surgimento da biossíntese de proteínas. Além disso, com base no mundo do RNA, a formação de mecanismos de biossíntese de proteínas, o surgimento de várias proteínas com estrutura e propriedades herdadas, a compartimentação de sistemas de biossíntese de proteínas e conjuntos de proteínas, possivelmente na forma de coacervados, e a evolução do este último em estruturas celulares - células vivas (ver Fig. 6) deveriam ter ocorrido. ).

O problema da transição do antigo mundo do RNA para o moderno mundo da síntese de proteínas é o mais difícil, mesmo para uma solução puramente teórica. A possibilidade de síntese abiogênica de polipeptídeos e substâncias semelhantes a proteínas não ajuda a resolver o problema, pois não há uma maneira específica pela qual essa síntese possa ser acoplada ao RNA e ficar sob controle genético. A síntese geneticamente controlada de polipeptídeos e proteínas teve que se desenvolver independentemente da síntese abiogênica primária, à sua maneira, com base no mundo já existente do RNA. Várias hipóteses para a origem do mecanismo moderno de biossíntese de proteínas no mundo do RNA têm sido propostas na literatura, mas, talvez, nenhuma delas possa ser considerada completamente pensada e sem falhas em termos de capacidades físico-químicas. Apresentarei minha versão do processo de evolução e especialização do RNA, levando ao surgimento do aparato de biossíntese de proteínas (Fig. 7), mas não pretendo ser completo.

O esquema hipotético proposto contém dois pontos essenciais que parecem fundamentais.

Primeiramente, postula-se que os oligorribonucleotídeos sintetizados abiogenicamente se recombinam ativamente através do mecanismo de transesterificação não enzimática espontânea, levando à formação de cadeias de RNA alongadas e dando origem à sua diversidade. É desta forma que tanto os tipos cataliticamente ativos de RNA (ribozimas) quanto outros tipos de RNA com funções especializadas podem aparecer na população de oligonucleotídeos e polinucleotídeos (ver Fig. 7). Além disso, a recombinação não enzimática da ligação complementar de oligonucleotídeos a um modelo de polinucleotídeo pode fornecer reticulação (splicing) de fragmentos complementares a este modelo em uma única cadeia. É dessa forma, e não pela polimerização catalisada de mononucleotídeos, que a cópia primária (propagação) do RNA pode ser realizada. Claro, se surgissem ribozimas que possuíssem atividade de polimerase, então a eficiência (precisão, velocidade e produtividade) da cópia seria complementar. matriz deve ter aumentado significativamente.

Segundo O ponto fundamental na minha versão é que o aparato primário para a biossíntese de proteínas surgiu com base em vários tipos de RNA especializado antes do advento do aparato para replicação enzimática (polimerase) do material genético - RNA e DNA. Este aparato primário incluía RNA pró-ribossomal cataliticamente ativo com atividade de peptidil transferase; um conjunto de pró-tRNAs que se ligam especificamente a aminoácidos ou peptídeos curtos; outro RNA proribossomal capaz de interagir simultaneamente com RNA proribossomal catalítico, pro-mRNA e pro-tRNA (ver Fig. 7). Tal sistema já poderia sintetizar cadeias polipeptídicas devido à reação de transpeptidação catalisada por ele. Entre outras proteínas cataliticamente ativas - enzimas primárias (enzimas) - também apareceram proteínas que catalisam a polimerização de nucleotídeos - replicases ou NK polimerases.

No entanto, é possível que a hipótese do antigo mundo do RNA como predecessor do mundo vivo moderno não seja capaz de obter justificativa suficiente para superar a principal dificuldade - uma descrição cientificamente plausível do mecanismo de transição do RNA e sua replicação à biossíntese de proteínas. Existe uma hipótese alternativa atraente e bem pensada de A.D. Altshtein (Instituto de Biologia Genética, Academia Russa de Ciências), que postula que a replicação do material genético e sua tradução - síntese protéica - surgiu e evoluiu simultaneamente e conjugada, começando com a interação de oligonucleotídeos sintetizados abiogenicamente e aminoacil-nucleotilatos - anidridos mistos de aminoácidos e nucleotídeos. Mas essa é a próxima história... "E Scheherazade pegou a manhã, e ela parou o discurso permitido".)

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Spirin Alexander Sergeevich - Acadêmico, Diretor do Instituto de Pesquisa de Proteínas da Academia Russa de Ciências, membro do Presidium da Academia Russa de Ciências.

O processo de realização da informação hereditária na biossíntese é realizado com a participação três tiposácidos ribonucleicos (RNA): informacional (matriz) - mRNA (mRNA), ribossomal - rRNA e tRNA de transporte. Todos os ácidos ribonucleicos são sintetizados nas regiões correspondentes da molécula de DNA. Eles são muito menores que o DNA e são uma única cadeia de nucleotídeos. Os nucleotídeos contêm um resíduo de ácido fosfórico (fosfato), um açúcar pentose (ribose) e uma das quatro bases nitrogenadas - adenina, citosina, guanina, uracil. A base nitrogenada, uracila, é complementar à adenina.

O processo de biossíntese inclui uma série de etapas - transcrição, splicing e tradução.

A primeira etapa é chamada de transcrição. A transcrição ocorre no núcleo da célula: o mRNA é sintetizado no local de um determinado gene da molécula de DNA. Um complexo de enzimas está envolvido na síntese, sendo a principal delas a RNA polimerase.

A síntese do mRNA começa com a detecção pela RNA polimerase de um sítio especial na molécula de DNA, que indica o sítio de início da transcrição - o promotor. Depois de se ligar ao promotor, a RNA polimerase desenrola a volta adjacente da hélice de DNA. Duas fitas de DNA divergem neste ponto, e a síntese de mRNA ocorre em uma delas. A montagem dos ribonucleotídeos em uma cadeia ocorre de acordo com sua complementaridade com os nucleotídeos do DNA e também antiparalela à cadeia molde do DNA. Devido ao fato de a RNA polimerase ser capaz de montar um polinucleotídeo apenas da extremidade 5' para a extremidade 3', apenas uma das duas fitas de DNA pode servir de molde para a transcrição, ou seja, aquela que enfrenta a enzima com sua 3 ' fim. Essa cadeia é chamada codogênica.

O antiparalelismo da conexão de duas cadeias de polinucleotídeos em uma molécula de DNA permite que a RNA polimerase selecione corretamente um molde para a síntese de mRNA.

Movendo-se ao longo da cadeia de DNA codogênico, a RNA polimerase realiza uma reescrita gradual precisa de informações até encontrar uma sequência de nucleotídeos específica - um terminador de transcrição. Nessa região, a RNA polimerase é separada tanto do molde de DNA quanto do mRNA recém-sintetizado. Um fragmento de uma molécula de DNA, incluindo um promotor, uma sequência transcrita e um terminador, forma uma unidade de transcrição, um transcripton.

Estudos posteriores mostraram que o chamado pró-mRNA é sintetizado durante a transcrição, um precursor do mRNA maduro envolvido na tradução. O pró-mRNA é muito maior e contém fragmentos que não codificam a síntese da cadeia polipeptídica correspondente. No DNA, juntamente com regiões que codificam rRNA, tRNA e polipeptídeos, existem fragmentos que não contêm informação genética. Eles são chamados de íntrons, em contraste com os fragmentos de codificação, que são chamados de éxons. Os íntrons são encontrados em muitas regiões das moléculas de DNA. Por exemplo, um gene, uma região de DNA que codifica a ovalbumina de galinha, contém 7 íntrons, enquanto o gene da albumina sérica de rato contém 13 íntrons. O comprimento do íntron é diferente - de 200 a 1.000 pares de nucleotídeos de DNA. Os íntrons são lidos (transcritos) ao mesmo tempo que os éxons, de modo que o mRNA de poro é muito mais longo que o mRNA maduro. A maturação, ou processamento, do mRNA envolve a modificação do transcrito primário e a remoção dele de regiões de íntrons não codificantes, seguida da conexão de sequências codificantes - éxons. No decorrer do processamento, os íntrons são “cortados” do pró-mRNA por enzimas especiais e os fragmentos do exon são “unidos” em uma ordem estrita. No processo de splicing, forma-se um mRNA maduro, que contém as informações necessárias para a síntese do polipeptídeo correspondente, ou seja, a parte informativa do gene estrutural.

O significado e as funções dos íntrons ainda não foram totalmente elucidados, mas foi estabelecido que se apenas porções de éxons forem lidas no DNA, o mRNA maduro não é formado. O processo de splicing foi estudado usando a ovalbumina como exemplo. Ele contém um éxon e 7 íntrons. Primeiro, o pró-mRNA contendo 7700 nucleotídeos é sintetizado no DNA. Em seguida, o número de nucleotídeos do pró-mRNA diminui para 6800, depois para 5600, 4850, 3800, 3400, etc. até 1372 nucleotídeos correspondentes ao éxon. O mRNA contendo 1372 nucleotídeos sai do núcleo para o citoplasma, entra no ribossomo e sintetiza o polipeptídeo correspondente.

A próxima etapa da biossíntese - a tradução - ocorre no citoplasma nos ribossomos com a participação do tRNA.

Os RNAs de transferência são sintetizados no núcleo, mas funcionam em estado livre no citoplasma da célula. Uma molécula de tRNA contém 75-95 nucleotídeos e tem uma estrutura bastante complexa, semelhante a uma folha de trevo. Tem quatro partes que são de particular importância. O aceptor "stalk" é formado pela conexão complementar das duas partes terminais do tRNA. Possui 7 pares de bases. A extremidade 3' dessa haste é um pouco mais longa e forma uma região de fita simples, que termina com uma sequência CCA com um grupo OH livre - a extremidade aceitadora. Um aminoácido transportável é anexado a esta extremidade. As três ramificações restantes são sequências de nucleotídeos pareadas complementares que terminam em seções não pareadas que formam loops. O meio desses ramos - anticódon - consiste em 5 pares e contém um anticódon no centro de seu loop. O anticódon é de 3 nucleotídeos complementares ao códon do mRNA, que codifica o aminoácido transportado por esse tRNA até o local de síntese do peptídeo.

Entre os ramos aceptor e anticódon estão dois ramos laterais. Em seus loops, eles contêm bases modificadas - dihidrouridina (D-loop) e um tripleto T ᴪC, onde ᴪ é pseudouridina (T ᴪC-loop). Entre o anticódon e os ramos T ᴪC existe um loop adicional, incluindo de 3-5 a 13-21 nucleotídeos.

A adição de um aminoácido ao tRNA é precedida por sua ativação pela enzima aminoacil-tRNA sintetase. Esta enzima é específica para cada aminoácido. O aminoácido ativado se liga ao tRNA correspondente e é por ele entregue ao ribossomo.

O lugar central na tradução pertence aos ribossomos - organelas ribonucleoproteicas do citoplasma, que estão presentes em muitos deles. O tamanho dos ribossomos em procariotos é em média 30 * 30 * 20 nm, em eucariotos - 40 * 40 * 20 nm. Normalmente, seus tamanhos são determinados em unidades de sedimentação (S) - a taxa de sedimentação durante a centrifugação no meio apropriado. Na bactéria E. coli, o ribossomo tem um tamanho de 70S e consiste em 2 subpartículas, uma das quais tem uma constante de 30S, a segunda 50S, e contém 64% de RNA ribossômico e 36% de proteína.

A molécula de mRNA sai do núcleo para o citoplasma e se liga a uma pequena subunidade do ribossomo. A tradução começa com o chamado start códon (iniciador da síntese) - AUG -. Quando o tRNA entrega um aminoácido ativado ao ribossomo, seu anticódon é ligado por hidrogênio aos nucleotídeos do códon do mRNA complementar. A extremidade receptora do tRNA com o aminoácido correspondente está ligada à superfície da subunidade grande do ribossomo. Após o primeiro aminoácido, outro tRNA libera o próximo aminoácido e, assim, uma cadeia polipeptídica é sintetizada no ribossomo. Uma molécula de mRNA geralmente funciona em vários (5-20) ribossomos ao mesmo tempo, conectados em polissomos. O início da síntese de uma cadeia polipeptídica é chamado de iniciação, seu crescimento é chamado de elogação. A sequência de aminoácidos em uma cadeia polipeptídica é determinada pela sequência de códons no mRNA. A síntese da cadeia polipeptídica para quando um dos códons - terminadores - UAA -, - UAG - ou - UGA - aparece no mRNA. O final da síntese de uma determinada cadeia polipeptídica é chamado de terminação.

Foi estabelecido que em células animais a cadeia polipeptídica aumenta em 7 aminoácidos em um segundo, e o mRNA avança no ribossomo em 21 nucleotídeos. Nas bactérias, esse processo ocorre 2 a 3 vezes mais rápido.

Conseqüentemente, a síntese da estrutura primária da molécula de proteína - a cadeia polipeptídica - ocorre no ribossomo de acordo com a ordem de alternância de nucleotídeos na matriz do ácido ribonucléico - mRNA.

A biossíntese de proteínas (tradução) é a etapa mais importante na implementação do programa genético das células, durante a qual a informação codificada na estrutura primária dos ácidos nucléicos é traduzida na sequência de aminoácidos das proteínas sintetizadas. Em outras palavras, a tradução é a tradução de quatro letras (de acordo com o número de nucleotídeos) "linguagem" de ácidos nucléicos em uma "linguagem" de vinte letras (de acordo com o número de aminoácidos proteinogênicos) de proteínas. A tradução é realizada de acordo com as regras do código genético.

Importância M. Nirenberg e J. Mattei, e depois S. Ochoa e G. Korans, que começaram em 1961, tiveram que descobrir o código genético. nos Estados Unidos. Eles desenvolveram um método e estabeleceram experimentalmente a sequência de nucleotídeos em códons de mRNA que controlam a localização de um determinado aminoácido na cadeia polipeptídica. Em um ambiente livre de células contendo todos os aminoácidos, ribossomos, tRNA, ATP e enzimas, M. Nirenberg e J. Mattei introduziram um biopolímero do tipo mRNA sintetizado artificialmente, que é uma cadeia de nucleotídeos idênticos - UUU - UUU - UUU - UUU - etc o biopolímero codificava a síntese de uma cadeia polipeptídica contendo apenas um aminoácido, a fenilalanina; tal cadeia é chamada de polifenilalanina. Se o mRNA consistisse em códons contendo nucleotídeos com uma base nitrogenada citosina - CCC - CCC - CCC - CCC -, então seria sintetizada uma cadeia polipeptídica contendo o aminoácido prolina - poliprolina. Biopolímeros artificiais de mRNA contendo códons - AGU - AGU - AGU - AGU - sintetizaram uma cadeia polipeptídica a partir do aminoácido serina - polisserina, etc.

Transcrição reversa.

A transcrição reversa é o processo de formação de DNA de fita dupla em um molde de RNA de fita simples. Esse processo é chamado de transcrição reversa, pois a transferência da informação genética ocorre na direção “reversa” em relação à transcrição.

A transcriptase reversa (revertase ou DNA polimerase dependente de RNA) é uma enzima que catalisa a síntese de DNA em um molde de RNA em um processo chamado transcrição reversa. A transcrição reversa é necessária, em particular, para realizar o ciclo de vida dos retrovírus, por exemplo , vírus da imunodeficiência humana e linfoma humano de células T tipos 1 e 2. Após a entrada do RNA viral na célula, a transcriptase reversa contida nas partículas virais sintetiza DNA complementar a ele, e então completa a segunda cadeia desta cadeia de DNA, como em uma matriz Retrovírus são vírus contendo RNA, em cujo ciclo de vida inclui a etapa de formação do DNA por transcriptase reversa e sua introdução no genoma da célula hospedeira na forma de um provírus.

Não existe um local preferido para a introdução do provírus no genoma. Isso permite classificá-lo como um elemento genético móvel.O retrovírus contém duas moléculas de RNA idênticas. Há uma tampa na extremidade de 5" e uma cauda poli A na extremidade de 3". A enzima transcriptase reversa carrega o vírus com ela.

O genoma do retrovírus contém 4 genes: proteína nucleoide gag, transcriptase reversa pol, proteína do capsídeo env (casca), oncogene. str5 = str3-repetição terminal curta; U5, U3-sequências únicas, PB (local de ligação do iniciador) - iniciação do local de ligação. O tRNA fica no RV (devido à complementaridade) e serve como uma semente para a síntese de DNA.Um pequeno pedaço de DNA é sintetizado.

A transcriptase reversa, também possuindo a atividade da RNase H, remove o RNA no híbrido com o DNA e, devido à identidade de str3 e str5, essa região de DNA de fita simples interage com a extremidade 3' da segunda molécula de RNA, que serve como um modelo para continuar a síntese da cadeia de DNA.

Em seguida, o modelo de RNA é destruído e uma cadeia de DNA complementar é construída ao longo da cadeia de DNA resultante.

A molécula de DNA resultante é mais longa que o RNA. Ele contém LTR (U3 str 3(5) U5). Na forma de um provírus, está localizado no genoma da célula hospedeira. Durante a mitose e a meiose, é transmitido às células filhas e descendentes.

Alguns vírus (como o HIV, que causa a AIDS) têm a capacidade de transcrever o RNA em DNA. O HIV tem um genoma de RNA que se integra ao DNA. Como resultado, o DNA do vírus pode ser combinado com o genoma da célula hospedeira. A principal enzima responsável pela síntese de DNA a partir de RNA é chamada de reversetase. Uma das funções da reversetase é criar DNA complementar (cDNA) a partir do genoma viral. A enzima associada ribonuclease H cliva o RNA e a reversetase sintetiza o cDNA a partir da dupla hélice do DNA. O cDNA é integrado no genoma da célula hospedeira pela integrase. O resultado é a síntese de proteínas virais pela célula hospedeira, que formam novos vírus.

Dogma central da biologia molecular - é o fluxo de informações de DNA Através dos ARN no proteína : a informação é transferida dos ácidos nucléicos para as proteínas, mas não vice-versa. A regra foi formulada por Francis Crick em 1958. A transferência de informação genética do DNA para o RNA e do RNA para a proteína é universal para todos os organismos celulares, sem exceção, e é a base da biossíntese de macromoléculas. A replicação do genoma corresponde à transição informacional DNA → DNA. Na natureza, também existem transições RNA → RNA e RNA → DNA (por exemplo, em alguns vírus).

DNA, RNA e proteínas são polímeros lineares, ou seja, cada monômero que eles contêm se combina com no máximo dois outros monômeros. A sequência de monômeros codifica informações, cujas regras de transmissão são descritas pelo dogma central.

Geral - encontrado na maioria dos organismos vivos; Especial - ocorrendo como exceção, em vírus e em elementos móveis do genoma ou nas condições de um experimento biológico; Desconhecido - não encontrado.

Replicação do DNA (DNA → DNA)Transcrição (DNA → RNA)Tradução (RNA → proteína) O mRNA maduro é lido pelos ribossomos durante a tradução.Os complexos de fatores de iniciação e alongamento fornecem RNAs de transferência aminoacilados ao complexo mRNA-ribossomo.

Transcrição reversa (RNA → DNA) transferência de informações do RNA para o DNA, um processo que é o inverso da transcrição normal, realizado pela enzima transcriptase reversa. Ocorre em retrovírus como o HIV. Replicação do RNA (RNA → RNA) copiar uma cadeia de RNA para sua cadeia de RNA complementar usando a enzima RNA polimerase dependente de RNA. Os vírus que contêm RNA de fita simples (por exemplo, vírus da febre aftosa) ou de fita dupla se replicam de maneira semelhante. Tradução direta de uma proteína em um molde de DNA (DNA → proteína) A tradução ao vivo foi demonstrada em extratos de células de E. coli que continham ribossomos, mas nenhum mRNA. Tais extratos sintetizavam proteínas a partir do DNA introduzido no sistema, e o antibiótico neomicina potencializava esse efeito.

11. Tipos de síntese de matriz como processo central na transmissão, armazenamento e implementação de material hereditário.

matriz a natureza da síntese de ácidos nucléicos e proteínas fornece alta precisão de reprodução de informações .

genético em formação genótipo define fenotípico sinais de uma célula genótipo se transforma em fenótipo .

Essa direção do fluxo de informações inclui três tiposmatriz sínteses:

1. Síntese de DNA - replicação

2. Síntese de RNA - transcrição

3. síntese proteíca - transmissão

1) Replicação do DNA (DNA → DNA) duplicação exata (replicação) do DNA. A replicação é realizada por um complexo de proteínas que desenrolam a cromatina, depois a dupla hélice. Depois disso, a DNA polimerase e suas proteínas associadas constroem uma cópia idêntica em cada uma das duas fitas. Reproduçãomaterial genético de origem em gerações.2) Transcrição (DNA → RNA) o processo biológico pelo qual a informação contida em um pedaço de DNA é copiada para a molécula de mRNA sintetizada. A transcrição é realizada por fatores de transcrição e polimerase de RNA. 3) Tradução (RNA → proteína) A informação genética é traduzida em cadeias polipeptídicas. Complexos de fatores de iniciação e fatores de alongamento entregam RNAs de transferência aminoacilados ao complexo mRNA-ribossomo. 4) Em casos especiais, o RNA pode ser reescrito na forma de DNA (transcrição reversa) e também copiado na forma de RNA (replicação), mas uma proteína nunca pode ser um modelo para ácidos nucléicos.

Reparar- isto é matriz síntese que corrige erros na estrutura do DNA , opção replicação limitada. restaura inicial estrutura do DNA. A matriz é um enredo intacto fitas de DNA.

Estrutura dos nucleotídeos. Isômeros espaciais (2'-endo-, 3'-endo-, etc., anti, syn)

NUCLEOTÍDEO- um grupo químico complexo encontrado no estado natural. Os nucleotídeos são os blocos de construção dos ácidos NUCLEICOS (DNA e RNA). Os nucleotídeos são construídos a partir de três componentes: uma base de pirimidina ou purina, pentose e ácido fosfórico. Os nucleotídeos estão ligados em uma cadeia por uma ligação fosfodiéster. É formado devido à esterificação do grupo OH C-3` da pentose de um nucleotídeo e o grupo OH do resíduo de fosfato de outro nucleotídeo. Como resultado, uma das extremidades da cadeia polinucleotídica termina com um fosfato livre (P-terminal ou 5'-terminal). Na outra extremidade, existe um grupo OH não esterificado na C-3'pentose (terminal 3'). Nas células vivas também são encontrados nucleotídeos livres, apresentados na forma de várias coenzimas, que incluem o ATP.

Todas as 5 bases heterocíclicas incluídas nos ácidos nucleicos constituintes têm uma conformação plana, mas isso é energeticamente desfavorável. Portanto, 2 conformações são realizadas em polinucleotídeos C3`-endo e C2`-endo. C1, 0 e C4 estão localizados no mesmo plano, C2 e C3 estão em conformações endo quando são trazidos acima deste plano, ou seja, na direção da comunicação С4-С5.

A característica mais importante na determinação da conformação de uma unidade nucleotídica é o arranjo mútuo do carboidrato e das partes heterocíclicas, que é determinado pelo ângulo de rotação em torno da ligação N-glicosídica. Existem 2 regiões de conformações permitidas, sin- e anti-.

Todos os seres vivos dependem de três moléculas básicas para essencialmente todas as suas funções biológicas. Essas moléculas são DNA, RNA e proteína. Duas fitas de DNA giram em direções opostas e estão localizadas uma ao lado da outra (antiparalelas). Esta é uma sequência de quatro bases nitrogenadas direcionadas ao longo da espinha dorsal que codifica a informação biológica. De acordo com o código genético, os filamentos de RNA são convertidos para determinar a sequência de aminoácidos nas proteínas. Essas fitas de RNA são originalmente feitas usando fitas de DNA como modelo, um processo chamado transcrição.

Sem DNA, RNA e proteínas, nenhuma vida biológica existiria na Terra. O DNA é uma molécula inteligente que codifica o conjunto completo de instruções genéticas (o genoma) necessárias para montar, manter e reproduzir cada criatura. O RNA desempenha vários papéis vitais na codificação, decodificação, regulação e expressão da genética. A principal função do RNA é produzir proteínas de acordo com os conjuntos de instruções codificados no DNA da célula.

O DNA é formado por um açúcar, uma base nitrogenada e um grupo fosfato. ARN é o mesmo.

No DNA, a base nitrogenada é composta de ácidos nucléicos: citosina (C), guanina (G), adenina (A) e timina (T). Metafisicamente, cada um desses ácidos nucléicos está associado às substâncias elementares do planeta: Ar, Água, Fogo e Terra. Quando poluímos esses quatro elementos na Terra, poluímos o ácido nucleico correspondente em nosso DNA.

No entanto, no RNA, a base nitrogenada consiste em ácidos nucléicos: citosina (C), guanina (G), adenina (A) e uracila (U). Além disso, cada um dos ácidos nucleicos do RNA está associado às substâncias elementares do planeta: Ar, Água, Fogo e Terra. Tanto no DNA quanto no RNA, o DNA mitocondrial corresponde ao quinto elemento básico, o Éter Cósmico. só da mãe. Este é um exemplo de alotropia, que é uma característica de uma pequena quantidade elementos químicos estar em duas ou mais formas distintas, conhecidas como alótropos desses elementos. Alótropos são várias modificações estruturais de um elemento. Nosso DNA é um alótropo dos quatro elementos planetários básicos.

A principal função biológica das bases nitrogenadas no DNA é ligar os ácidos nucléicos. A adenina sempre se combina com a timina e a guanina sempre se combina com a citosina. Eles são conhecidos como bases emparelhadas. O uracilo está presente apenas no ARN, substituindo a timina e combinando-se com a adenina.

Tanto o RNA quanto o DNA usam o pareamento de bases (masculino + feminino) como uma linguagem adicional que pode ser convertida em qualquer direção entre o DNA e o RNA pela ação das enzimas apropriadas. Essa linguagem masculina-feminina ou estrutura de pareamento de bases fornece uma cópia de segurança de toda a informação genética codificada no DNA de fita dupla.

Base dupla reversa

Todo DNA e RNA funcionam de acordo com o princípio de gênero do pareamento de bases, criando uma ligação de hidrogênio. As bases emparelhadas devem se unir em sequência, permitindo que o DNA e o RNA interajam (de acordo com o projeto original de nossos 12 filamentos de DNA, o Diamond Sun Body) e também permitindo que o RNA produza proteínas funcionais que constroem os links que sintetizam e reparam o duplo DNA hélice. O DNA humano foi danificado por mutação de pares de bases e alteração de pares de edição de sequência ou inserções por organismos modificados, como um vírus. A intervenção nas bases pareadas diz respeito à tecnologia da cisão de gênero da rede reversa dos Nephilim (NRG), influenciando toda a linguagem masculina e feminina e suas relações. Cópias de DNA são criadas juntando subunidades de ácido nucléico com um par de bases macho-fêmea em cada fita da molécula de DNA original. Tal conexão sempre ocorre em certas combinações. A alteração do composto básico de DNA, bem como muitos níveis de modificação genética e controle genético, contribuem para a supressão da síntese de DNA. Esta é uma supressão deliberada da ativação das 12 fitas de DNA do projeto original, a Matriz de Silício, montada e construída por proteínas. Essa supressão genética foi realizada de forma agressiva desde o cataclismo da Atlântida. Está diretamente relacionada à supressão da união da hierogamia, que se consegue pela correta conexão das bases do DNA, com as quais é possível criar e montar proteínas para restaurar as letras de fogo do DNA.

Edição de RNA com aspartame

Um exemplo de modificação genética e experimentação com a população é o uso do aspartame*. O aspartame é sintetizado quimicamente a partir do aspartato, o que prejudica a função da ligação uracil-timina no DNA e também reduz as funções da síntese de proteínas do RNA e a comunicação entre o RNA e o DNA. A edição de RNA por meio da adição ou remoção de uracil e timina recodificou as mitocôndrias da célula, nas quais o dano mitocondrial contribuiu para a doença neurológica. A timina é um poderoso protetor da integridade do DNA. Além disso, a redução do uracilo produz o substrato aspartato, dióxido de carbono e amônia.

Interferência com o ciclo do nitrogênio

Como resultado da Revolução Industrial, a implantação do complexo militar por meio de contatos NEA, o ciclo geral do nitrogênio foi significativamente alterado ao longo do século passado. Embora o nitrogênio seja essencial para toda a vida conhecida na Terra, houve guerras de combustíveis fósseis deliberadamente forçadas pela NAA, poluindo a Terra e danificando o DNA. O nitrogênio é um componente de todos os aminoácidos que compõem as proteínas e está presente nas bases que compõem os ácidos nucléicos do RNA e do DNA. Porém, ao travar guerras pelos combustíveis fósseis, forçando o uso de motores combustão interna, criam fertilizantes químicos e poluem meio Ambiente veículos e indústrias, as pessoas contribuíram para a grave toxicidade do nitrogênio em formas biológicas. Óxido nítrico, dióxido de carbono, metano, amônia - tudo isso cria um gás de efeito estufa que envenena a Terra, água potável e oceanos. Essa contaminação causa danos e mutações no DNA.

Mudança Elemental do Corpo de Dor

Assim, muitos de nós experimentamos mudanças elementares em nosso sangue, partes do corpo (especialmente na superfície da pele que responde a mudanças no sangue) e mudanças profundas em nossas células e tecidos. A revitalização da matéria como resultado das mudanças magnéticas também penetra nos níveis do nosso corpo emocional-elemental, afetando significativamente as reações celulares e a memória armazenada no Corpo Instintivo (Corpo da Dor).

Este novo ciclo obriga cada um de nós a prestar atenção ao nosso corpo instintivo, ao nosso corpo emocional-elemental de dor e ao que está acontecendo com ele. A relação das forças solares e lunares e seu efeito combinado nas polaridades das forças do corpo planetário são ajustadas para este efeito no campo magnético.

Infelizmente, a falha em compreender os princípios superiores da Lei Natural resulta em grande caos e sofrimento para aqueles que persistem em entregar-se à destruição, divisão e violência, independentemente dos métodos utilizados.

No entanto, o êxodo em massa das forças lunares, seres da cadeia lunar, anjos caídos de nosso planeta e sistema solar atualmente em curso. À medida que o sistema solar está em quarentena, aqueles que são Ascensos (ou puros de coração) experimentarão um profundo realinhamento de seus centros de energia sagrados das influências lunares para solares. Essa bifurcação das forças solares e lunares continua a mudar não apenas no corpo emocional-elemental, mas também no centro sacro e em todos os órgãos reprodutivos. Traz ajustes ou insights para muitas das questões relacionadas ao sofrimento sexual que foram programadas com base nas histórias ocultas associadas às entidades da cadeia lunar. Os conjuntos de comando magnético da mãe e as mitocôndrias restauram a feminilidade solar também para seus filhos terrenos.

Síntese de DNA

Compreendendo que nosso corpo emocional-elemental se move de átomos baseados em carbono para elementos de base superior por meio de ativação de alta frequência e mudanças magnéticas planetárias, podemos conectar os pontos no desenvolvimento espiritual de nossos próprios corpos associados a processos alquímicos pessoais. Na restauração do corpo sofânico, a transformação alquímica de nossa evolução da consciência se funde com a compreensão científica da síntese do DNA. A síntese do DNA é tão importante quanto a ativação do DNA, que desempenha um papel importante e direto na ascensão espiritual. A Mãe traz de volta o registro do DNA mitocondrial através da reversão das correntes magnéticas, restaurando o projeto de nosso sangue, cérebro e sistema nervoso para um funcionamento superior com nosso verdadeiro DNA original.

*MAS espartam é um produto químico geneticamente modificado distribuído e comercializado como um suplemento dietético

Tradução: Oreanda Web