Većina ljudi danas je čula za DNK i gene. I znaju da to ima neke veze sa nasljeđivanjem. Ali kakva je to veza i kako se sve ovo dešava, bojim se da većini nije jasno.

 
Dakle, danas se izvinjavam kolegama biolozima, koji razumiju ovaj proces, i obraćam se svima onima koji bi da pokušaju shvatiti ono što je Francis Crick 1956. nazvao “centralna dogma”. Centralna dogma objašnja kako DNK, preko RNK, kontroliše sintezu bjelančevina. Postoje i specijalni slučajevi Centralne dogme – kod RNK virusa, kada je moguće prepisivanje RNK na DNK.
 
Centralna dogma, opšta i specijalni slučaj
 
 
Dakle, većina stanica ima strukturu koja se naziva jedro (nukleus). Recimo, eritrociti nemaju jedro i stoga ih je pravilno zvati “crvena krvna zrnca”, a ne stanice jer su, izgubivši jedro izgubili i mehanizam biosinteze DNK i proteina. U tom jedru se nalazi vrlo interesantna molekula – dezoksiribonukleinska kiselina, DNK. Interesantna je stoga što ova molekula ima mogućnost autoreplikacije, ondnosno, može proizvoditi samu sebe, svoje kopije. Kada dobro proučite svojstva DNK i njeno “ponašanje”, jednostavno vam se učini da sve ostale strukture i molekule u stanici služe molekuli DNK i njenim potrebama. 
 
Još nešto – nemoj da bi ko nakon čitanja ovog teksta ikad više rekao “de-en-a” jer ovakav izgovor skraćenog naziva molekule DNK ništa ne znači, ni u engleskom ni na hrvatskom, bosanskom, srpskom, crnogorskom. Ili treba izgovoriti “de-en-ka” ili “di-en-ei”, a ne se praviti pametan i izreći nešto što ne postoji. Već sam se naslušala dosta novinara i nastavnika, profesora, pa čak i univerzitetskih profesora koji ovako lupaju i odaju svoju elementarnu nepismenost i nepoznavanje svog maternjeg i engleskog jezika, da sam odlučila iskorijeniti ovu jezičku glupost.
 

Vratimo se sad DNK – to je molekula koja izgleda kao uvijene ljestve – ima prečke i ima strane. Dvije strane DNK su izgrađene od molekula fosforne kiseline i jednog ugljikohidrata sa 5 atoma ugljika povezanih u prsten – šećera dezoksiriboze. “Prečke” na DNK naučnici zovu heterociklične baze, a to znači da su to neki organski spojevi u kojem su atomi karbona povezani u prstenove, ali se unutar tog prstena ne nalaze samo atomi karbona, nego i atomi dušika (azot, nitrogen). Te baze su adenin, timin, gvanin i citozin. Također, ove baze imaju i dosta atoma hidrogena, koji omogućavaju da se heterociklične baze priljubljuju jedna uz drugu, i to ne bilo kako – udruživaće se adenin sa timinom i gvanin sa citozinom.

 

 

 
Uočite da su hidrogenske veze slabe veze i da se sve ono što je povezano ovim tipom hemijskih veza može lako odvojiti i ponovo povezati, jer je to bitno za funkciju DNK. Da su veze između heterocikličnih baza kovalentne – od nasljeđivanja nikad ne bi bilo ništa, ne bi bilo moguće.
 
Ove baze predstavljaju “slova” genetičke informacije. A, T, G i C – to je način na koji su ispisane instrukcije za sintezu proteina. A proteini nisu neka apstraktna molekula (to je ono što naši udžbenici nikako da nauče djecu) – proteini i njihova kraća braća peptidi su meso, koža, kosa, nokti, enzimi za varenje hrane, neki hormoni. Proteini su ono što, uz lipide i ugljikohidrate, vitamine i minerale ispunjava stanicu. Mišićno tkivo se sastoji od proteina miozina, distrofina, kolagena i aktina.  Ja zaista ne shvatam taj nonšalantni pristup naših udžbenika ovoj temi – ispada kako se molekule proteina “nako” vrte po organizmu, što im je dosadno. Nigdje u tim knjigama nije objašnjena organska veza i kako to proteini grade organizam. Dragi autori udžbenika, da li vi stvarno mislite ako papagajski ponavljate djeci da su “proteini gradivne materije” da to djeci išta znači i da vas kapiraju? Jok, oni samo nauče napamet tu vašu floskulu i ništa niste postigli.
 
E sad, proteini se sastoje od aminokiselina, jedinjenja koja su istovremeno i baze i kiseline jer imaju i baznu grupu (amino grupa koja sadrži dušik) i kiselinsku grupu (kod organskih kiselina to je karboksilna -COOH grupa). Postoji oko 20 proteinogeničnih (“onih koje tvore proteine”) aminokiselina, tj. živi svijet na Zemlji ima proteine koji su izgrađeni od lanaca povezanih proteinogeničnih aminokiselina u različitim kombinacijama. 
 
Građa aminokiseline – lijevo amino grupa, desno karboksilna grupa
 
 
Ako se proteini sastoje od aminokiselina, a genetička informacija od heterocikličnih baza, kako onda DNK diriguje sintezu proteina?
 
Ovako: heterociklične baze na DNK su povezane u grupice po tri. Te grupice nazivamo tripleti. Istovremeno, treba shvatiti kako je DNK molekula velika, ima tu dvostruku spiralu i ne može proći iz jedra u citoplazmu stanice. Ona cijeli svoj vijek ostaje u jedru. Zapravo, lažem – jedini period kada se DNK u obliku jako spiraliziranih hromosoma nađe van jedra jeste prilikom stanične diobe – tada membrana jedra nestane, a hromosomi i DNK koju oni sadrže, se našu negdje na nitima diobenog vretena, u citoplazmi.
 
Dakle, da bi se išta desilo, informacija koju sadrži DNK mora biti “prepisana” na neku manju molekulu, koja može izaći kroz pore membrane jedra u citoplazmu. Sada na scenu stupa famozna RNK, manje izvikani “rođak” DNK.
 
Molekula RNK je isto tako cool kao i DNK. Zapravo, radi mnogo više stvari nego DNK. Ponekad mi se čini kako je DNK pokupila dosta slave samo na račun forenzičkih serija, a prava slava pripada RNK.
 
Sekvence DNK koje predstavljaju protein nazivamo geni. Međutim, ti geni nisu kontinuirani slijedovi smislenih tripleta. Ima mjesta koja ništa ne kodiraju, i to usred gena. Dakle, geni su ispresijecani – kod svih živih bića osim bakterija (tačnije, prokariota). Da bi se informacija sa DNK “prepisala” na RNK, na molekulu DNK djeluje protein zvan RNK polimeraza – veoma važan protein, koji pronalazi početak gena i inicira prepisivanje genetičke šifre sa DNK na RNK. Ovaj protein rastavlja prečke heterocikličnih baza duž molekule DNK (zato sam vam rekla da je od esencijalne važnosti da ove veze budu čvrste, ali ne prečvrste) i pomjera se dužinom sekvence koja kodira neki u tom trenutku bitan protein. Heterociklične baze postoje slobodno u citoplazmi i mogu proći kroz pore jedra. Isto tako je sa fosfornom kiselinom i još nekim jednostavnijim jedinjenjima. One ulaze u jedro i vezuju se u lance na molekuli DNK. Tako se duž sekvence DNK na koju djeluje enzim RNK polimeraza formira jedan lanac koji malo podsjeća na DNK, ali je po nekim stvarima i drugačiji – jednostruk je, umjesto heterociklične baze timina tu je baza uracil i umjesto dezoksiriboze ima ribozu. Suštinski, molekula koja je nastala jeste informaciona RNK (iRNK), koja sadrži isti slijed heterocikličnih baza kao kodirajuća sekvenca DNK, s tom razlikom što je slovo T zamijenjeno slovom U.
 
Ovaj proces – prepisivanje genetičke šifre DNK na RNK se naziva transkripcija i događa se u jedru.
 
Tu priča sa RNK nije gotova – nastala RNK ima dijelove koji ne kodiraju aminokiseline – ti se dijelovi nazivaju introni. Kada se iRNK potpuno formira, ovo nekodirajući dijelovi se isijecaju pomoću enzima u procesu koji se zove splicing. Sada ostaje iRNK koja sadrži šifru za sintezu nekog proteina bez ikakvih umetnutih, “nepotrebnih” elemenata .
 
Međutim, iRNK nije jedina RNK koja postoji. Zapravo, ima jako puno tipova RNK, ali za priču o sintezi proteina najvažnija je transportna RNK (tRNK). Transportna RNK se zove tako jer ona transportuje molekule aminokiselina do mjesta gdje se te aminokiseline spajaju u proteinski lanac. A ta mjesta su ribosomi – malena tjelašca koja se nalaze na površini jednog unutrašnjeg staničnog sistema membrana, poznatog pod nazivom endoplazmatski retikulum. Iza ovog komplikovanog naziva stoji jedna stanična organela, i taj naziv ne znači ništa drugo do “unutarstanična mreža membrana”. 
 
Informaciona RNK, nakon splicinga, ide na ribosome, tu se “zakači” i čeka da se na nju “nalijepi” ova druga RNK – transportna RNK. To se ne dešava slučajno niti “onako”. Vidite, one grupice slova koja su prepisana sa DNK na iRNK se nazivaju kodoni. Svaki kodon je “riječ” za jednu aminokiselinu. Iz donje tabele se lijepo vidi da UUA (koji je na DNK bio TTA) kodira aminokiselinu leucin, a da CCU kodira prolin, CGA arginin i tako dalje. Postoje i tzv. “stop” kodoni, koji predstavljaju tačku u rečenici tj. kraj sinteze. 
 
 
 
Istovremeno, transportna RNK ima antikodone na jednom svom kraju. Kodoni i antikodoni savršeno odgovaraju jedni drugima, kažemo da su komplementarni. Kodoni i antikodoni se savršeno uklapaju pomoću hidrogenskih veza između heterocikličnih baza, baš kao i “prečke” na DNK – adenin se veže hidrogenskim vezama za uracil, a citozin za gvanin. Zapravo, na neki način kombinacija iRNK i tRNK “rekonstruiše” DNK.
 

Kodonu GAG (kodira glutaminsku kiselinu) odgovara antikodon CUC, a kodonu GCC (kodira alanin) odgovara antikodon CGG. Capish?

Kada se kodon na iRNK i antikodon na transportnoj RNK “uklope” na ribosomu, tada se aminokiselina koja je na tRNK otpušta sa RNK i vezuje peptidnom vezom u lanac proteina, u procesu koji se naziva translacija: