Dogma centrale della biologia molecolare

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(EN)

« Dogma was just a catch phrase. »

(IT)

« "Dogma" era solo una frase ad effetto. »

(Francis Crick[1])

Il dogma centrale della biologia molecolare, o più semplicemente dogma centrale, è un principio formulato negli anni cinquanta del XX secolo, secondo il quale in biologia molecolare il flusso dell'informazione genetica è monodirezionale: parte dagli acidi nucleici per arrivare alle proteine, senza considerare un percorso inverso.[2][3] Il termine «dogma» non era inteso in senso assoluto, ma derivava da una personale interpretazione dell'ideatore della teoria, Francis Crick.

Allo stato attuale, il dogma centrale non è altro che una rapida rassegna sommaria dei meccanismi alla base dell'espressione genica, in quanto nel tempo sono stati scoperti meccanismi biologici che non rientrano in questa teoria. Nel sistema dell'espressione genica cellulare sono identificabili tre punti che rappresentano la direzione fondamentale del flusso di informazione genetica:

  • L'informazione genetica è conservata nel DNA, che può essere duplicato nella propagazione dell'informazione.
  • Il DNA, per essere espresso nella cellula, viene trascritto sotto forma di RNA
  • L'RNA viene tradotto in proteine, concepite come la forma "operativa" e terminale delle informazioni contenute nel genoma.

Storia e concetto di "dogma"[modifica | modifica wikitesto]

Il dogma centrale fu ideato nel 1958 dal premio Nobel Francis Crick, scopritore insieme a James D. Watson e Maurice Wilkins, della struttura a doppia elica del DNA. Il termine dogma non era però inteso come dogma, cioè un concetto da considerarsi e credere per vero, non soggetto a discussione;[2] Crick stesso spiegò poi nella sua autobiografia:

(EN)

« since I thought that all religious beliefs were without foundation, I used the word the way I myself thought about it, not as most of the world does, and simply applied it to a grand hypothesis that, however plausible, had little direct experimental support. »

(IT)

« dal momento che pensavo che tutte le credenze religiose fossero senza fondamento, ho usato la parola nell'accezione che io stesso gli davo, non quella data dalla maggior parte del mondo, e l'ho semplicemente applicata ad una importante ipotesi che, sebbene fosse plausibile, aveva pochi riscontri sperimentali. »

(Francis Crick, What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery)

Nel periodo successivo alla formulazione di questa ipotesi tuttavia gran parte dei biologi molecolari fu convinta che questo fosse un vero e proprio assioma scientifico.[2] Nel 1970 la rivista Nature scriveva che «il dogma centrale afferma che tali informazioni non possono essere ritrasferite dalle proteine ad altre proteine o agli acidi nucleici».[3]

Il "dogma" non è assoluto[modifica | modifica wikitesto]

Fanno eccezione al principio centrale varie recenti scoperte: i retrovirus conservano la propria informazione genetica sotto forma di RNA, ed hanno un ciclo di replicazione che prevede la retrotrascrizione in DNA, che va a integrarsi nel genoma dell'ospite; la retrotrascrizione non è ristretta solo ai virus: i retrotrasposoni sono sequenze di DNA che si replicano attraverso una retrotrascrizione dell'RNA trascritto dalla propria sequenza.[2]

Anche i meccanismi di metilazione regolano l’attività del DNA senza però modificarne la sequenza; l'editing e lo splicing alternativo sono ulteriori meccanismi con cui l’RNA può modificare il prodotto proteico finale; rimane in questi casi ancora valida una forma del dogma centrale, in quanto l’informazione fluisce comunque monodirezionalmente dagli acidi nucleici alle proteine.[2]

Infine i prioni sono proteine capaci di replicarsi agendo sulla struttura delle altre proteine dello stesso tipo, senza prendere in considerazione alcun tipo di informazione genetica: sono stati considerati il più importante punto nevralgico del dogma centrale.[2]

Tutte le eccezioni al dogma centrale vengono oggi classificate come "Trasmissione speciale" dell'informazione biologica, in opposizione alla "Trasmissione generale" prevista dalla teoria classica.

Concezione attuale dell'informazione biologica[modifica | modifica wikitesto]

Le 3 classi della trasmissione di informazione biologica
Generale Speciale Sconosciuta
DNA → DNA
(Replicazione)
RNA → DNA
(Retrotrascrizione)
proteina → DNA
DNA → RNA
(Trascrizione)
RNA → RNA
(Replicazione virale)
proteina → RNA
RNA → proteina
(Traduzione)
DNA → proteina proteina → proteina
(Prioni)

Esistono 3 grandi classi di biomolecole: il DNA, l'RNA e le proteine. Sono virtualmente possibili 9 (cioè 3×3) tipi di trasferimento diretto di informazioni biologiche tra essi; il dogma centrale moderno li raggruppa in tre gruppi, ciascuno composto da 3 casi: 3 sono i casi di "Trasmissione generale", che si verificano normalmente nella maggior parte delle cellule; 3 quelli di "Trasmissione speciale", la cui possibilità verificarsi è nota, ma solo in condizioni specifiche. I tre casi di "Trasmissione sconosciuta" non sono mai stati riscontrati e sono ritenuti improbabili: tra questi, la replicazione proteina-proteina è da alcuni non identificata nel meccanismo dei prioni in quanto, sebbene vi sia trasferimento di informazione, le interazioni tra prioni non agiscono sulla sequenza proteica.

Trasmissione generale
Trasmissione speciale
  • RNA → DNA: Retrotrascrizione
  • RNA → RNA: Transcrittasi inversa, Replicazione virale
  • DNA → proteina: la traduzione diretta dal DNA alle proteine è stata dimostrata in un sistema acellulare (cioè in provetta), utilizzando estratti di E. coli che contenevano ribosomi ma non cellule intatte. Queste subunità cellulari hanno sintetizzato le proteine partendo da DNA a singolo filamento isolato da alcuni organismi (topo e rospo); la neomicina migliora questo processo. Tuttavia, non è stato chiaro se questo meccanismo di traduzione corrispondesse correttamente al codice genetico.[4][5]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Horace Freeland Judson, 6 in The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology (25th anniversary edition), Cold Spring Harbor, NY, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1996, ISBN 0-87969-477-7.
  2. ^ a b c d e f Dogma Centrale in Treccani.it - Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 15 marzo 2011.
  3. ^ a b F Crick, Central dogma of molecular biology. in Nature, vol. 227, nº 5258, agosto 1970, pp. 561–3, Bibcode:1970Natur.227..561C, DOI:10.1038/227561a0, PMID 4913914.
  4. ^ B. J. McCarthy and J. J. Holland, Denatured DNA as a Direct Template for in vitro Protein Synthesis in Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States, vol. 54, nº 3, 15 settembre 1965, pp. 880–886, Bibcode:1965PNAS...54..880M, DOI:10.1073/pnas.54.3.880, PMC 219759, PMID 4955657.
  5. ^ . T. Uzawa, A. Yamagishi, T. Oshima, Polypeptide Synthesis Directed by DNA as a Messenger in Cell-Free Polypeptide Synthesis by Extreme Thermophiles, Thermus thermophilus HB27 and Sulfolobus tokodaii Strain 7 in The Journal of Biochemistry, vol. 131, nº 6, 9 aprile 2002, pp. 849–853, PMID 12038981.

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