Grunnleggende om DNA Kapittel 3: DNA-ekspresjon

Denne bloggserien er skrevet av Yael, vår nye DNA-ekspert ved MyHeritage.

I det siste innlegget av vår grunnleggende DNA bloggserie diskuterte vi strukturen av DNA-et. Kort fortalt er er DNA-et bruksanvisningen for hver og en av oss.

Nukleotidene er bokstavene;

Sett bestående av tre nukleotider kalles kodoner – disse utgjør «ordene»;

Grupper av kodoner, kalles gener og disse er «setningene».

Kromosomene er den samlede «teksten» i en 23-binds «håndbok» — og en utgave av en slik » håndbok» arves fra hver av foreldrene.

Men hvem er det som leser alt dette? Hvem er det som faktisk følger de instruksene som gis i disse håndbøkene?

I dette kapittelet vil vi ta for oss endel, kanskje innviklede, molekylære detaljer. Dette krever kanskje litt tålmodiget, men så vil du til gjengjeld få et utmerket grunnlag for å forstå hvordan DNA-produkter henger sammen, når det gjelder alt fra etnisitets-målinger til å fastslå biologiske foreldre eller barn, og mye mer.

RNA

Ribonukleinsyre (RNA) har flere likhetstrekk med DNA. Dette er også et molekyl og består av fire nukleotider – A, U, G, og C. A og U er komplementære, slik A og T er i DNAet, og G og C er komplementære slik som i DNAet. RNAets viktigste oppgave er å «lese» DNAet. Se for deg DNAet som originalversjonen av en instruksjon som er skrevet med blekk, og RNA er notater som ble skrevet ned med blyant. RNAet kopierer deler av DNAet — via en prosess som vi kaller transkripsjon, så snur den seg rundt og samler sammen proteiner basert på disse notatene – en prosess som kalles translasjon (/oversettelse).

RNA-regulering

RNAet er ustabilt. Så snart proteinet er samlet inn, hviskes notatene ut, det vil si, RNA-molekylet blir oppløst. Denne ustabile naturen hos RNAet er en viktig egenskap, etter som flere og flere proteiner ville bli samlet opp så lenge RNAet forble hel (DNA-ekspresjon). Ved å gå i oppløsning relativt fort kan RNAet regulere hvor mye protein som skal oversettes. Hvis mye protein må til, vil flere RNA-molekyler bli «oversatt» fra den samme DNA-seksjonen. Som dermed vil muliggjøre «oversettelse» av mange proteiner.

RNAet gjennomgår en alternativ skjøting. En annen måte RNAet sørger for å etterkomme instruksjonene i DNA-håndboken, er via en mekanisme som kalles alternativ skjøting. Dette går ut på at en enkel instruksjon i DNAet kan bli «oversatt» til RNAet og deretter, før «oversettelsen», kan forskjellige seksjoner fjernes, mens de gjenværende seksjonene fester seg sammen.

Kreditt: Agatham

Kroppen vår trenger mange forskjellige typer proteiner for å kunne fungere som den skal. Hvis hvert eneste protein hadde sin egen instruksjon, ville vi hatt mye mer DNA enn de tre milliardene nukleotid-parene som vi allerede har! Det er en grense for hvilke stoffmengder som kan finnes og holdes vedlike. Men samtidig, hvis hver sekvens av DNA bare hadde kunnet produsere ett enkelt protein, ville vi ikke hatt tilstrekkelig med proteiner igjen til å utføre andre livsviktige gjøremål. RNAets – altså mellomleddet mellom DNAet og proteinene – evne til å kunne «redigeres» er en genial løsning.

Forskjellige typer RNA

La oss ta en nærmere titt på to forskjellige typer RNA: mRNA og tRNA.

mRNA er “notatene skrevet med blyant” som vi diskuterte ovenfor. Dette er RNA-et som ser nærmest identisk ut med en original del av DNA, og som oppløses relativt raskt etter «oversettelsen».

tRNAet er en spesiell type RNA som «leser» mRNAet og samler deretter de riktige bestanddelene for proteinene. Det er tjue forskjellige aminosyrer som brukes for å bygge proteiner. Hver aminosyre blir gjenkjent av et unikt tRNA-molekyl. Hver gruppe med tre nukleotider – altså kodoner – blir gjenkjent av et tRNA, som så legger til sin respektive aminosyre til den voksende kjeden, inntil den fullstendige lengden av proteinet er ferdig montert.

Proteiner

Så snart proteinene er ferdig monterte, går de gjennom noen tilleggs-justeringer, som å bli «brettet sammen» på riktig måte. Deretter blir de fraktet dit hvor de skal utføre deres opprinnelige oppgave, på innsiden eller utenfor cellen.

Hvis noe går galt, og proteinet ikke blir nøyaktig som det skal være, vil det bli dumpet i cellulære «søppelkasser» som kalles proteasom-er. Hvis alt er riktig, går det avgårde for å utføre sitt tiltenkte oppdrag.

Variasjon mellom etniske grupper

Det er interessant å merke seg at i noen tilfeller, vil gen-uttrykket, eller protein-nivået, variere mellom ulike etniske grupper.

For å kunne oppgi ditt MyHeritage etnisitetsmål, leser vi av ditt DNA og etablerer en datafil med informasjonen. Vi leser ikke gjennom alt DNAet ditt, da det i så fall ville vært snakk om rundt tre milliarder punkter. Sistnevnte prosess kalles hel-genom-sekvensering, en kostbar metode som i dag er forbeholdt spesifikke kliniske- og forsknings-funksjoner. Vi fokuserer i stedet på å avlese ca. 700,000 punkter på ditt DNA som varierer mellom personer, og som kalles «single nucleotide polymorphisms» (SNPs, uttalt “snips”). Metoden kalles genotyping, og den produserer en datafil som lager en liste over hvert SNP som vi avleser, dets posisjon i ditt DNA, og de to allelene vi fant der (d.v.s. A, T, G, eller C som du arvet fra hver av dine foreldre). Ved å analysere dine genotyper for visse SNPer kan vi beregne hvor stor prosent av ditt DNA som stammer fra hvilke etniske grupper.

Allele-frekvensen på enkelte SNPer, eller hvor stor sannsynlighet du har til å ha en A eller en T i gitte posisjoner, blir satt i sammenheng med forskjellige etnisiteter. Enkelte SNPer fastslår hvor mye av et bestemt gen som pleier å ligge bak. Eksempelvis er det et spesielt protein som generelt finnes i varierende mengder mellom britiske kaukasiske personer, sammenlignet med folk på Jamaica. Dette på grunn av forskjellige genotyper som er mer eller mindre typiske for bestemte etnisiteter.

Dogmen

Forskere refererer gjerne til gen-uttrykks-prosessen — fra DNA til RNA til proteiner — som “Dogmaen”. Hvis du har lest vår grunnleggende DNA-blogg-serie så langt, vil du ha et godt tak på grunnleggende DNA-kunnskap. Vi håper at du har lyst til å følge med videre, for vi vil fortsette å utforske interessante DNA-konsepter i de kommende månedene.