Dogma central

Definição

O dogma central foi proposto por Francis Crick no final da década de 1950. Essa teoria da pioneira sugeriu que a informação genética flui principalmente de ácidos nucleicos na forma de DNA e RNA para proteínas funcionais durante o processo de expressão gênica. O que torna o dogma central tão inovador é o seu nível de correção em um momento em que a pesquisa do genoma estava apenas começando. O dogma central da genética não descreve a mecânica da síntese de proteínas, mas nos diz que a expressão gênica segue um padrão quase previsto.

Qual é o dogma central da biologia?

Ao olhar para o que é o dogma central, devemos primeiro entender a palavra ‘dogma’ e saber por que esse não é o melhor uso dele. Mais tarde, Crick admitiu que um termo melhor teria sido “suposição básica”.

Um dogma é um conjunto de princípios que alguém com autoridade entende como verdadeiro. Isso significa que o dogma central da expressão gênica deve sempre ser verdadeiro. Francis Crick, como uma das principais autoridades da ciência molecular nas décadas de 1950 e 60, não significava que essas etapas do DNA ao RNA e proteína não pudessem ser revertidas. Em vez disso, ele quis dizer que essa era a direção predominante na qual a expressão gênica fluía.

Em mais de um sentido, a idéia de Crick é um dogma – sem ácidos desoxirribonucleicos e ribonucleicos, a síntese de proteínas não pode ocorrer nas células vivas. Além disso, uma vez que um pedaço de código genético entrou em uma proteína, essa proteína é incapaz de alterar a sequência de código original do DNA. Em outras palavras, ainda não conseguimos provar que uma proteína naturalmente sintetizada pode reescrever o DNA – o fluxo de informações do genoma do DNA para o RNA e a proteína dentro dos limites de uma célula é um dogma.

O básico da síntese de proteínas não será discutido neste artigo. O leitor deve conhecer as etapas de síntese de proteínas da transcrição e tradução de ácidos nucleicos, RNA mensageiro e transferência, ribossomos, aminoácidos, peptídeos e proteínas.

Dogma de Crick – um pioneiro

Na época das idéias de Crick, o RNA de transferência (tRNA) ainda não era descoberto. Crick teorizou que uma molécula pequena deve estar presente para transportar aminoácidos para o ribossomo – em seu tempo essas organelas eram chamadas de microssomos e ninguém tinha certeza de seu papel. Mesmo o conhecimento básico atual, como a exigência de ácidos nucleicos para a síntese de proteínas, era amplamente desconhecido na década de 1950. O RNA mensageiro (mRNA) foi descoberto apenas em 1960; Sua pesquisa foi publicada no ano seguinte. Enquanto muitos trabalhos discutem sobre o dogma central da biologia até hoje, a teoria de Crick na época era inovadora. Foi ele quem previu que, no futuro, poderíamos seguir a evolução através de sequências genéticas – um campo de pesquisa que atualmente está mudando a maneira como classificamos os organismos vivos.

Crick também argumentou que a função mais importante do nosso DNA era controlar a síntese de proteínas. Numa época em que os cientistas sabiam muito pouco do papel dos genes, essa era a melhor descrição da relação entre DNA, RNA e proteína quando ninguém realmente sabia de que informação genética era formada ou como foi usada.

Devemos, portanto, primeiro colocar essa teoria no ambiente histórico certo. Pode não ser dogma, mas sua forte mensagem trouxe pesquisas genéticas para o futuro.

Definição central de dogma

Outro ponto muito grande sobre o dogma de Crick são suas declarações principais. Muitos estudantes são simplesmente informados de que essa teoria é sobre as etapas estritas de transcrição, tradução e síntese de proteínas.

No entanto, o dogma central da biologia molecular estados que codificaram informações genéticas no DNA é transcrito para o mRNA, onde cada molécula de mRNA contém as informações necessárias para produzir proteínas. Ele afirma que esse fluxo sequenciado pode ser revertido em certos pontos, mas não de proteína para ácido nucleico. O fluxo unidirecional da transcrição para a tradução para a síntese de proteínas não é o dogma central.

O único dogma da teoria de Crick (ou suposição básica) é como ainda não foi visto que as sequências do genoma são alteradas por uma proteína sintetizada intracelular. A seus olhos, a transcrição reversa entre DNA e RNA demonstrou existir; A tradução reversa entre proteína e RNA não demonstrou existir. A tradução reversa significaria que os aminoácidos em um polipeptídeo ou proteína podem reconhecer os anticodontes de tRNA e se juntar a eles para formar uma nova molécula de RNA. Isso pode ser feito sinteticamente em um laboratório, mas não é um processo intracelular natural.

O dogma de Crick não diz que a tradução reversa é impossível, mas que isso deve ocorrer por mecanismos moleculares muito diferentes. Em termos de príons (discutidos mais adiante), existe tradução reversa de proteína para genoma; No entanto, esse processo requer enzimas específicas que não existem dentro do ambiente celular normal para reconhecer e conectar o anticódios de tRNA.

Finalmente, o dogma central não é uma declaração sentenciada, mas uma teoria inteira. Quando você olha para o dogma central da definição de biologia de uma fonte não científica, provavelmente lerá sobre o fluxo da síntese de proteínas do DNA para a proteína via RNA. O diagrama central de dogma abaixo é uma representação típica e nebulosa. Às vezes, isso é chamado de ordem central de dogma. A descoberta de Crick é muito mais do que uma única declaração e nunca foi para ser absoluta – ele sabia muito bem que a pesquisa genética ainda tinha um longo caminho a percorrer.

Exceções centrais do dogma

Às vezes, a transcrição reversa é incluída como uma exceção central de dogma. Como vimos, Crick não negou a existência de reversão do fluxo entre DNA e RNA. Isso também significa que os retrovírus não fornecem evidências de exceção à regra. Os retrovírus transcrevem o RNA para o DNA usando a transcriptase reversa da enzima. A única maneira pela qual podemos adicionar retrovírus como uma exceção à “regra” é na forma de retrovírus extremamente primitivos que não têm DNA. Aqui, o fluxo de informações só pode ocorrer entre RNA e proteína.

A outra exceção frequentemente citada ao dogma central de Crick é o príon-com príons, proteínas anormais ‘replicadas’ alterando as formas das proteínas circundantes. Eles infectam e mudam, em vez de reproduzir. Partículas infecciosas proteicas, apenas recentemente descobertas, são únicas. Embora os casos de ‘raspado’, uma doença que fizeram com que ovelhas raspar contra cercas e árvores, foram registradas em 1732, poucas evidências históricas podem identificar a evolução do príon. Como uma proteína natural que, em algum momento, dobrou, o príon não contém material genético na forma de ácidos nucleicos – as moléculas básicas do dogma central. Uma vez nos tecidos de um organismo vivo, eles não se multiplicam, mas afetam proteínas semelhantes – geralmente no cérebro – se comportando como modelos. Outras proteínas mudam para imitar a forma anormal de príon e continuar convertendo outras proteínas que ocorrem naturalmente nessa forma. O príon original pode ser causado por uma mutação genética da proteína PRP normal, através da transmissão de fontes infectadas, como carne e fungos, ou como um evento de desdobramento espontâneo. A última causa é provavelmente o caso na doença de Creutzfeld-Jacob no gado.

No entanto, se você – como Francis Crick deixou claro – associa o dogma central apenas à vida celular, ele permanece verdadeiro. Até o momento, não tem exceções. Isso ocorre porque príons e retrovírus não são células. Vírus e príons são proteínas. Eles precisam de organismos vivos para se multiplicar e não crescer ou fazer sua própria energia; Eles não estão “vivos”. Em um nível genético, os retrovírus estão vivos porque contêm material genético, evoluem e se reproduzem (embora dentro de um organismo vivo). Os príons não contêm material genético e são simplesmente proteínas inchadas.

Dogma central e medicina genética

O dogma central de Crick se aplica a todas as células biológicas (não retrovírus ou príons) contendo DNA. Até o presente, nenhum medicamento genético refuta o dogma central. Muito pelo contrário – a maioria das pesquisas segue as suposições feitas por Crick há quase setenta anos.

A medicina genética pode ser aplicada em diferentes pontos dentro das etapas da síntese de proteínas.

Replicação: Uma parte do DNA se abre para fazer uma cópia do original.
Transcrição: Transferência de uma seção do DNA replicado (DNA do modelo) para o mRNA.
Splicing: uma ou mais seqüências desnecessárias (íntrons) são removidas do mRNA imaturo. Como alternativa, diferentes íntrons podem ser removidos para fazer diferentes moléculas de mRNA maduro.
Tradução: O ribossomo lê grupos de três seqüências (códons) no mRNA nos locais de ligação. Os fatores de iniciação e alongamento trazem o anti-codificado de correspondência corretamente de uma molécula de tRNA para cada códon. Cada tRNA traz consigo um aminoácido específico. Os aminoácidos estão ligados para formar uma cadeia polipeptídica. À medida que a cadeia se move através do ribossomo, a cadeia polipeptídica pode começar a dobrar para produzir uma proteína funcional se o código se traduzir em uma proteína dobrável. Outras ‘proteínas de acompanhante’ geralmente são necessárias para ajudar no processo de dobragem; A emenda nesta fase também é possível. Porções unidas de um polipeptídeo ou proteína são chamadas de interesses.

Para tratar doenças genéticas, podemos intervir em qualquer uma das etapas acima:

Terapia gênica: Introdução de cópias em funcionamento de genes para substituir genes não funcionando ou causadores de doenças por meio de vetores virais (portadores). As células não saudáveis são “infectadas” com informações genéticas que promovem a saúde. Quando as células recebidas se dividem, as células filhas contêm a sequência projetada.
Comutação de genes: alterna a transcrição de genes ligada ou desativada. Muitos genes são ativados apenas em certos períodos ou em certas células por proteínas reguladoras que se ligam a áreas não codificantes do DNA nesse gene. As proteínas repressor ou ativador se ligam a essas proteínas e, portanto, reprimem ou ativam a expressão desse gene.
Splicing de RNA: Certas proteínas às vezes não são produzidas devido a mutações que bloqueiam a tradução. Isso é chamado de pular exon. Por exemplo, a cataplexia é o resultado de mutações de pular exon no gene que produz um receptor baseado no cérebro. A emenda de RNA pode aliviar os sintomas causados por mutações de pular exon. Os engenheiros genéticos inserem um pequeno pedaço de RNA (RNA antisense) que pula sobre a mutação causadora de doenças. Enquanto a pesquisa atual (inicial) produz curta e, portanto, proteínas parcialmente funcionais, a esperança está no horizonte para muitas doenças genéticas.
Interferência de RNA: Quando proteínas indesejadas são produzidas, geralmente através da superexpressão ou expressão de tempo incorreto, é possível corrigir isso através da inserção de pequeno RNA interferente (siRNA) ou microRNA (miRNA). Estes se ligam a um complexo de silenciamento e juntos quebram moléculas correspondentes do mRNA. Essa terapia da medicina genética tem o potencial de silenciar qualquer gene.

O próximo passo na medicina genética é a medicina de precisão, onde o tratamento e a prevenção da doença levam os genes, o ambiente e o estilo de vida de cada pessoa. Essa abordagem levará tempo, mas certamente é o futuro da medicina-o resultado de uma teoria inovadora de meados do século XX ainda fazendo ondas na próxima.

Bibliografia

Aparecer esconder

Witkowski Ja. (2005). A história interna: DNA para RNA à proteína. Nova York, Cold Spring Harbor Laboratory Press. Zabel, M. D. & Reid, C. (2015). Uma breve história de príons. Patógenos e doença, 73 (9), FTV087. https://doi.org/10.1093/femspd/ftv087 Colby, D. W., & Prusiner, S. B. (2011). Príons. Perspectivas Cold Spring Harbor em Biologia, 3 (1), A006833. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a006833

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Última atualização em 20 de agosto de 2022