Em 1958, Francis Crick enunciou o que chamou de «dogma central da biologia molecular»: a informação genética flui do DNA para o RNA, e do RNA para a proteína. Nunca no sentido inverso (com excepções notáveis que o próprio Crick viria a reconhecer). Este princípio continua a ser o eixo conceptual da biologia molecular moderna.
O DNA como repositório de informação
O DNA (ácido desoxirribonucleico) é uma dupla hélice de dois polinucleotídeos antiparalelos. Cada nucleotídeo é composto por um açúcar (desoxirribose), um fosfato, e uma de quatro bases azotadas: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). A complementaridade de bases — A liga com T, C liga com G — é o fundamento da replicação e da transcrição.
O genoma humano tem cerca de 3 mil milhões de pares de bases, distribuídos por 23 pares de cromossomas. Mas apenas cerca de 1,5% do DNA codifica proteínas. O restante — outrora chamado «DNA lixo» — inclui sequências regulatórias, transposões, e regiões com funções estruturais ou ainda não compreendidas.
Transcrição: do DNA para o RNA
A transcrição é o processo pelo qual a informação do DNA é copiada para RNA mensageiro (mRNA). A enzima RNA polimerase reconhece um promotor — uma sequência de DNA que sinaliza o início de um gene — e sintetiza um RNA complementar à cadeia de DNA molde, em direcção 5' → 3'.
Nos eucariotas, o mRNA produzido (pré-mRNA) é processado antes de sair do núcleo: os intrões são removidos por splicing, são adicionados um cap 5' e uma cauda poli-A 3'. Este processamento influencia a estabilidade, a localização, e a eficiência de tradução do mRNA.
Tradução: do RNA para a proteína
A tradução ocorre nos ribossomas, que lêem o mRNA em codões de três nucleotídeos. O código genético — a correspondência entre codões e aminoácidos — é quase universal em todos os organismos vivos, o que é uma prova poderosa de origem comum.
O ribossoma lê o mRNA, e RNAs de transferência (tRNA) trazem os aminoácidos correspondentes a cada codão. À medida que a cadeia polipeptídica cresce, começa a dobrar-se espontaneamente — ou com a ajuda de chaperonas moleculares — para assumir a sua conformação tridimensional nativa, que determina a sua função.
As excepções ao dogma
O dogma central tem excepções reais e biologicamente importantes. Os retrovírus (como o HIV) usam transcriptase reversa para copiar RNA em DNA — fluxo inverso ao canónico. Os príons são proteínas que propagam informação conformacional sem ácido nucleico. E os ribozimas — RNAs com actividade catalítica — mostram que o RNA pode ser simultaneamente informação e máquina. O dogma é robusto; as suas excepções são as que tornaram a biologia molecular ainda mais rica.