Lý thuyết trung tâm sinh học phân tử

Lý thuyết trung tâm của sinh học phân tử

Tổng hợp protein trong tế bào có các đặc điểm sau:

- Các  phân  tử  thông  tin  như  nucleic  acid  và  protein  được  tổng  hợp theo  khuôn. Tổng  hợp  theo  khuôn  vừa  chính  xác  vừa  ít  tốn  enzyme.  Tuy nhiên,  căn  cứ  vào  hàng  loạt  tính  chất  hóa  học  các  protein  không  thể  làm khuôn mẫu cho  sự  tổng hợp của chính chúng. Vì vậy, khuôn mẫu để  tổng hợp nên protein không phải là protein.

- Sinh  tổng  hợp  protein  tách  rời  về  không  gian  với  chỗ  chứa DNA. Nhiều nghiên cứu cho thấy tổng hợp protein có thể xảy ra khi không có mặt DNA. Sự kiện này  thể hiện  rõ  ràng nhất ở những  tế bào eukaryote. Trong những  tế bào này, hầu như  toàn bộ DNA  tập  trung ở nhiễm  sắc  thể  trong nhân, còn tổng hợp protein chủ yếu diễn ra ở tế bào chất. Tảo xanh đơn bào Acetabularia khi bị cắt mất phần chứa nhân vẫn  tổng hợp được protein và sống vài tháng nhưng mất khả năng sinh sản. Rõ ràng, nơi chứa DNA mang thông  tin  di  truyền  và  chỗ  sinh  tổng  hợp  protein  tách  rời  nhau  về  không gian.

- DNA không phải là khuôn mẫu trực tiếp để tổng hợp protein, do đó phải  có  chất  trung  gian  chuyển  thông  tin  từ DNA  ra  tế  bào  chất  và  làm khuôn để tổng hợp protein. Chất đó phải có cả trong nhân và tế bào chất với số lượng phụ thuộc vào mức độ tổng hợp protein.

- Chất trung gian đó được xem chính là RNA nhờ các đặc điểm sau:

+ RNA được tổng hợp ngay ở trong nhân có chứa DNA, sau đó nó đi vào tế bào chất cho tổng hợp protein.

+ Những tế bào giàu RNA tổng hợp protein nhiều hơn. 

+ Về  phương  diện  hóa  học  RNA  gần  giống  DNA:  chuỗi  polyribo-nucleotide thẳng cũng chứa 4 loại ribonucleotide A, G, C và uracil (U). Nó có thể nhận được thông tin từ DNA qua bắt cặp bổ sung.

Nói chung, trong tế bào không thể tìm thấy chất nào khác ngoài RNA có thể đóng vai trò trung gian cho tổng hợp protein. Mối quan hệ này chính là thông tin di truyền đi từ DNA qua RNA rồi đến protein và được biểu diễn ở hình 3.3. Mối quan hệ này còn được gọi là lý thuyết trung tâm (central dogma), được Crick đưa ra từ 1956 đến nay về căn bản vẫn đúng.

Vào những năm 1970, người ta đã phát hiện quá trình phiên mã ngược từ RNA tổng hợp nên DNA nhờ enzyme reverse transcriptase. Đến nay, việc sao chép (tổng hợp) RNA trên khuôn mẫu RNA cũng đã được chứng minh ở nhiều loại virus. Ngoài ra, thông tin từ protein cũng có thể được truyền sang protein (prion của bệnh bò điên). Riêng dòng thông tin từ protein ngược về mRNA/DNA thì chưa được tìm thấy (Hình 3.4).