Skabelon (molekylærbiologi)

En skabelon er i Webster’s New Collegiate Dictionary fra 1978 defineret som et molekyle (f.eks. RNA) i et biologisk system, der bærer den genetiske kode for et andet molekyle. Også i 1995 Concise Oxford Dictionary, Ninth Edition fra 1995 beskrives en skabelon som det molekylære mønster, der styrer sammensætningen af et protein osv. Ifølge disse brede definitioner er DNA skabelonen for DNA (ved DNA-replikation) og for RNA (ved transkription ), og RNA er skabelonen for protein (ved oversættelse ). Med andre ord er en skabelon en molekylær enhed, der er afgørende for overførslen af genetisk information fra DNA til DNA til RNA til protein (det centrale dogme). Mere præcist anvendes ordet “skabelon”, når et molekyle, der overfører information (skabelonen), er i direkte kontakt med det modtagende molekyle (produktet). I denne forstand er RNA derfor ikke en skabelon for protein, fordi der ikke sker nogen direkte interaktion mellem messenger-RNA og proteinet under translationen (se Proteinbiosyntese). I de tilfælde, der er undtagelsen fra det centrale dogme, syntetiseres viralt RNA fra RNA med RNA som skabelon (se RNA-virus), og desuden syntetiseres DNA med RNA som skabelon under infektion af retrovirus (se også omvendt transkription).

Ved DNA-replikation rulles dobbeltspiralen ud, og hvert enkeltstrenget DNA-molekyle bruges som skabelon til at syntetisere en komplementær streng. Da DNA gennemgår semi-konservativ replikation, tjener forældrenes DNA som skabelon og bliver en bestanddel af datter-DNA-molekylet. Ved transkription tjener en DNA-streng derimod som skabelon for syntesen af RNA, som derefter dissocieres fra skabelonen (se Transkription). DNA-polymeraser, der samler deoxyribonukleotider på skabelonens DNA-streng efter reglen om komplementære baser Adenin (A):Thymin (T), Guanin(G):Cytosin (C) (Watson-Crick-baseparring), kræver både en skabelon og en primer, for at reaktionen kan finde sted (fig. 1). Derfor går DNA-syntesen forud for syntesen af små RNA-molekyler på mindre end 10 bp ved hjælp af RNA-primase, som kan indlede syntesen af RNA komplementært til skabelon-DNA’et (se Okazaki-fragmenter). Primer-RNA’et erstattes til sidst af DNA gennem den forsinkede DNA-streng, der er forlænget fra det område, der går forud for syntesen af RNA-primeren (se Replikationsgaffel (Y-Fork-intermediær)). Forholdet mellem skabelon og produkt gennem basekomplementaritet mellem A til T og G til C er ikke 100 % nøjagtigt, men resulterer i dannelse af fejlpar én gang hver 10 3 til 104 gang. På den anden side opstår fejlpar generelt kun en gang hver 10. til 10. gang, når genomerne replikeres i cellen . Dette opnås ved hjælp af DNA-polymerasernes egen korrekturlæsningsaktivitet og andre DNA-reparationsmekanismer.

Figur 1. DNA-polymerase kræver skabelon og primer. Ved en voksende replikationsgaffel tjener enkeltstrenge af DNA, der leveres af DNA-helicase, som templater for DNA-polymeraser. Enzymerne syntetiserer fosfodiesterbindinger mellem 3′( enden af primeren, den nysyntetiserede streng, og desoxyribonukleotid-trifosfatet, der er baseparret korrekt med skabelonstrengen. Her er kun syntesen af den forreste streng vist skematisk.

Skabelon-produkt-forholdet er meget vigtigt for overførslen af genetisk information i biologiske systemer. Selve den fysisk-kemiske karakter af forholdet er imidlertid ikke tilstrækkelig præcis til at udføre de præcist regulerede biologiske processer, og mange proteiner er blevet udviklet til at reparere de fejl, der uundgåeligt opstår.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.