موضوع مقاله: اصل مرکزی زیست‌شناسی مولکولی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اصل مرکزی زیست‌شناسی مولکولی | مقدمه: اصل یا باور مرکزی زیست‌شناسی مولکولی که به آن قاعدهٔ اصلی زیست‌شناسی مولکولی هم می‌گویند، به جریان اطلاعات ژنتیکی در یک سامانهٔ زیستی می‌پردازد. | ## بخش 1: اصل مرکزی زیست‌شناسی مولکولی | این اصل اغلب به صورت «دی‌ان‌ای باعث ساخته شدن آران‌ای و آران‌ای باعث ساخته شدن پروتئین می‌شود» بیان می‌گردد اگرچه این معنای اصلی آن نیست. این مفهوم نخستین بار توسط فرانسیس کریک در سال ۱۹۵۷ بیان شد و سپس در سال ۱۹۵۸ به چاپ رسید: او این موضوع را در مقاله‌ای در نشریه نیچر که در سال ۱۹۷۰ منتشر شد، مجدداً بیان کرد: «اصل مرکزی زیست‌شناسی مولکولی به انتقال دقیق و مرحله‌به‌مرحلهٔ اطلاعاتِ توالی (باقی‌مانده به باقی‌مانده) می‌پردازد. این اصل بیان می‌کند که چنین اطلاعاتی نمی‌توانند از پروتئین به پروتئین دیگر یا به اسید نوکلئیک بازگردانده شوند.» نسخه دومی از اصل مرکزی نیز محبوب اما نادرست است. این همان مسیر ساده‌انگارانه RNA ← DNA ← پروتئین است که توسط جیمز واتسون در اولین ویرایش کتاب «زیست‌شناسی مولکولی ژن» (۱۹۶۵) منتشر شد. نسخه واتسون با نسخه کریک متفاوت است، زیرا واتسون یک فرایند دو مرحله‌ای (RNA / RNA ← DNA ← پروتئین) را به عنوان اصل مرکزی توصیف می‌کند. در حالی که اصلی که در ابتدا توسط کریک بیان شد امروزه همچنان معتبر باقی مانده است، نسخه واتسون معتبر نیست. توالی اطلاعات زیستی زیست بسپارهای (بیوپلیمرهایی) که دی‌ان‌ای، آران‌ای و (پلی) پپتیدها را تشکیل می‌دهند، ناهم‌بسپارهای (هتروپلیمرهای) خطی هستند (به این معنی که هر مونومر حداکثر به دو مونومر دیگر متصل است). انتقال اطلاعات از یک مولکول به مولکول دیگر، انتقال‌هایی وفادارانه و قطعی است که در آن، توالی یک زیست‌بسپار به عنوان الگویی برای ساخت زیست‌بسپار دیگری به کار می‌رود که توالی آن کاملاً به توالی زیست‌بسپار اصلی وابسته است. رمزگذاری پروتئین‌ها در گروه‌های سه‌تایی انجام می‌شود که به عنوان کدون شناخته می‌شوند. جدول کدون استاندارد برای انسان‌ها و پستانداران صدق می‌کند، اما برخی دیگر از اشکال حیات (از جمله میتوکندری‌های انسانی) از ترجمه‌های متفاوتی استفاده می‌کنند. از این حیث که اگر قرار باشد ماده ژنتیکی برای یاخته‌های دختری هر سلول — خواه سلول سوماتیک یا سلول زایا — فراهم شود، همانندسازی دی‌ان‌ای باید رخ دهد، می‌توان استدلال کرد که کپی‌برداری از دی‌ان‌ای به دی‌ان‌ای، گام بنیادین در انتقال اطلاعات است. گروه پیچیده‌ای از پروتئین‌ها به نام ریپلایزوم، کار همانندسازی اطلاعات را از رشته والد به رشته دختریِ مکمل انجام می‌دهند. آنزیم‌هایی که این فرایند را تسهیل می‌کنند شامل آران‌ای پلی‌مراز و فاکتورهای رونویسی هستند. برای اینکه ترجمه پیش برود، این پیش‌ساز آران‌ای پیام‌رسان باید مورد پردازش قرار گیرد. | ## بخش 2: اصل مرکزی زیست‌شناسی مولکولی | این پردازش شامل افزودن یک کلاهک '۵ و یک دنبالهٔ پلی-A به زنجیره پیش‌ساز آران‌ای پیام‌رسان و به‌دنبال آن پیرایش است. پیرایش دگرسان در صورت لزوم رخ می‌دهد و تنوع پروتئین‌هایی را که یک آران‌ای پیام‌رسان واحد می‌تواند تولید کند، افزایش می‌دهد. محصول کل فرایند رونویسی (که با تولید زنجیره «پیش-mRNA» آغاز شده بود)، یک زنجیره آران‌ای پیام‌رسان بالغ است. ترجمه زنجیره آران‌ای پیام‌رسان بالغ راه خود را به سمت ریبوزوم پیدا می‌کند و در آنجا ترجمه می‌شود. در سلول‌های پروکاریوتی که فاقد محفظه هسته‌ای هستند، فرآیندهای رونویسی و ترجمه ممکن است بدون جدایی واضح به یکدیگر متصل باشند. در سلول‌های یوکاریوتی، محل رونویسی (هسته سلول) معمولاً از محل ترجمه (سیتوپلاسم) جدا است، بنابراین آران‌ای پیام‌رسان باید از هسته به سیتوپلاسم منتقل شود تا در آنجا بتواند به ریبوزوم‌ها متصل گردد. ریبوزوم کدون‌های سه‌تایی آران‌ای پیام‌رسان را می‌خواند که معمولاً با یک AUG (آدنین-اوراسیل-گوانین) یا کدون متیونین آغازگر در پایین‌دستِ محل اتصال ریبوزوم شروع می‌شود. مجموعه‌ای از فاکتورهای شروع‌کننده و فاکتورهای طویل‌سازی، آران‌ای‌های حامل آمینواسیله را به مجموعه ریبوزوم-آران‌ای پیام‌رسان می‌آورند و کدون موجود در آران‌ای پیام‌رسان را با آنتی‌کدون روی آران‌ای حامل مطابقت می‌دهند. هر آران‌ای حامل حامل باقی‌مانده آمینواسیدی مناسب برای اضافه شدن به زنجیره پلی‌پپتیدی در حال سنتز است. همان‌طور که آمینواسیدها به زنجیره پپتیدی در حال رشد متصل می‌شوند، زنجیره شروع به تا خوردن به شکل (کنفورماسیون) صحیح می‌کند. زنجیره پلی‌پپتیدی نوظهور که از ریبوزوم آزاد می‌شود، معمولاً پیش از پدیدار شدن محصول نهایی، به پردازش‌های اضافی نیاز دارد. برای اکثر پروتئین‌ها، این امر مستلزم پروتئین‌های شپرون دیگر است تا شکل محصول را کنترل کنند. سپس برخی پروتئین‌ها بخش‌های داخلی را از زنجیره‌های پپتیدی خود جدا کرده و انتهای آزاد دو طرف شکاف را به هم پیوند می‌زنند (پیرایش می‌کنند)؛ در چنین فرآیندهایی، بخش‌های داخلی «دور ریخته شده»، اینتئین نامیده می‌شوند. برخی از زنجیره‌های پلی‌پپتیدی نیاز به ایجاد پیوندهای عرضی دارند و برخی دیگر باید پیش از عملکردی شدن، به کوفاکتورهایی مانند هِم متصل شوند. | ## بخش 3: اصل مرکزی زیست‌شناسی مولکولی | مشخص شده است که این پدیده در مورد رتروویروس‌ها، مانند اچ‌آی‌وی، و همچنین در یوکاریوت‌ها، در مورد رتروترانسپوزون‌ها و سنتز تلومر رخ می‌دهد. این فرآیندی است که طی آن اطلاعات ژنتیکی از آران‌ای به دی‌ان‌ای جدید رونویسی می‌شود. همانندسازی آران‌ای همانندسازی آران‌ای، کپی‌برداری از یک آران‌ای به آران‌ای دیگر است. آنزیم‌هایی که آران‌ای را به آران‌ای جدید کپی می‌کنند و آران‌ای پلیمراز وابسته به آران‌ای نامیده می‌شوند، در بسیاری از یوکاریوت‌ها نیز یافت می‌شوند، جایی که در خاموشی آران‌ای (RNA silencing) نقش دارند. ویرایش آران‌ای، که در آن یک توالی آران‌ای توسط مجموعه‌ای از پروتئین‌ها و یک «آران‌ای راهنما» تغییر می‌کند، نیز می‌تواند به عنوان یک انتقال آران‌ای به آران‌ای در نظر گرفته شود. استفاده از واژه دُگم کریک در خودزندگی‌نامه خود، پیگیری دیوانه‌وار، دربارهٔ انتخاب واژه دگم و برخی از مشکلاتی که این واژه برای او ایجاد کرد، چنین نوشت: «من این ایده را به دو دلیل، گمان می‌کنم، اصل مرکزی (دگم مرکزی) نامیدم. پیش از آن، واژه بدیهی فرضیه را در فرضیهٔ توالی به کار برده بودم و علاوه بر آن می‌خواستم القا کنم که این فرض جدید، محوری‌تر و قدرتمندتر است. … همان‌طور که معلوم شد، استفاده از واژه دگم تقریباً بیش از ارزشی که داشت، دردسر ایجاد کرد. سال‌ها بعد ژاک مونو) به من خاطرنشان کرد که به نظر می‌رسد من معنای درست واژه دگم را نمی‌دانم، که اعتقادی است که نمی‌توان در آن تردید کرد. من این موضوع را به شکلی مبهم درک می‌کردم، اما از آنجا که فکر می‌کردم تمام اعتقادات مذهبی بدون پایه و اساس هستند، این واژه را آن‌طور که خودم درباره‌اش فکر می‌کردم به کار بردم، نه آن‌طور که بیشتر دنیا به کار می‌برند؛ و به‌سادگی آن را برای فرضیه‌ای بزرگ به کار گرفتم که هرچند منطقی به نظر می‌رسید، اما شواهد تجربی مستقیم اندکی برای آن وجود داشت.» به همین ترتیب، هوراس فریلند جادسون در کتاب هشتمین روز خلقت ثبت کرده است: «ذهنیت من این بود که دگم ایده‌ای است که هیچ شواهد معقولی برای آن وجود ندارد. سد وایسمان که در سال ۱۸۹۲ توسط آوگوست وایسمان پیشنهاد شد، بین دودمان‌های سلول‌های جنسی «نامیرا» (پلاسمای نطفه) که گامت‌ها را تولید می‌کنند و سلول‌های پیکری «یک‌بارمصرف» تمایز قائل می‌شود. اطلاعات وراثتی تنها از سلول‌های خط زایشی به سلول‌های سوماتیک حرکت می‌کنند (یعنی جهش‌های سوماتیک به ارث نمی‌رسند). | ## جمع‌بندی | این موضوع، پیش از کشف نقش یا ساختار دی‌ان‌ای، اصل مرکزی را پیش‌بینی نمی‌کند، اما دیدگاه ژن‌محورِ آن به زندگی را، هرچند با عبارات غیرمولکولی، پیش‌بینی می‌کند.