Dynamische graphics/creatas/Getty Images

Deoxyribonucleïnezuur (DNA) is de genetische blauwdruk van al het cellulaire leven. Hoewel het de genetische instructies opslaat die bepalen wie we zijn, zijn het de eiwitten die door deze genen worden geproduceerd die de talloze functies uitvoeren die essentieel zijn voor groei, ontwikkeling en immuunafweer.

Vertelt DNA de cellen eigenlijk welke eiwitten ze moeten bouwen? Het antwoord is zowel ja als nee. DNA codeert de informatie, maar het proces van het vertalen van die informatie naar functionele eiwitten vereist een reeks zorgvuldig gereguleerde stappen.

De gevestigde opeenvolging van gebeurtenissen – eerst het transcriberen van DNA in messenger-RNA (mRNA) en vervolgens het vertalen van dat mRNA in ribosomen om eiwitten te synthetiseren – staat bekend als het centrale dogma van de genetica, een concept dat voor het eerst werd verwoord door Francis Crick in 1958.

DNA:de genetische blauwdruk

DNA is samengesteld uit nucleotiden, elk bestaande uit een fosfaatgroep, een deoxyribosesuiker en een van de vier stikstofbasen:adenine (A), thymine (T), cytosine (C) of guanine (G). De basenparing volgt strikte regels:adenine koppelt altijd aan thymine en cytosine koppelt altijd aan guanine, waardoor de bekende dubbele helixstructuur ontstaat.

Binnen deze dubbele helix codeert de sequentie van basen voor de instructies voor eiwitten. Een aaneengesloten stuk DNA dat codeert voor een bepaald eiwit wordt een gen genoemd.

Transcriptie:DNA naar mRNA

Transcriptie begint wanneer het enzym RNA-polymerase zich aan een promotorgebied bindt en de DNA-matrijsstreng leest. Het synthetiseert een complementaire streng messenger-RNA (mRNA), waarbij thymine (T) wordt vervangen door uracil (U). De ontluikende RNA-streng wordt aanvankelijk pre-mRNA genoemd.

In eukaryote cellen ondergaat pre-mRNA een uitgebreide verwerking:niet-coderende sequenties, bekend als introns, worden verwijderd, en coderende sequenties, exons genaamd, worden aan elkaar gesplitst om een volwassen mRNA-molecuul te produceren dat gereed is voor export uit de kern.

Prokaryoten, die geen gedefinieerde kern hebben, voeren gelijktijdig transcriptie en translatie uit in het cytoplasma, waardoor de route wordt vereenvoudigd.

Vertaling:mRNA naar eiwit

Eenmaal in het cytoplasma bindt het volwassen mRNA zich aan een ribosoom:de eiwitfabriek van de cel. Ribosomen lezen het mRNA in sets van drie nucleotiden, codons genoemd, die elk een bepaald aminozuur specificeren.

Transfer-RNA (tRNA)-moleculen dragen aminozuren en bezitten anticodons die complementair zijn aan de mRNA-codons. Terwijl elk codon wordt gematcht met zijn tRNA, wordt het overeenkomstige aminozuur toegevoegd aan de groeiende polypeptideketen.

Het codon AUG codeert bijvoorbeeld voor het aminozuur methionine, dat vaak dient als startsignaal voor vertaling. Het proces gaat door totdat een stopcodon de beëindiging aangeeft, waardoor een volledig gevormd eiwit ontstaat.