Istruzioni Per l’Uso: il dogma centrale

Le teorie consolidate giocano molto spesso un ruolo importante per il decorso di una disciplina.

In effetti dalla prima metà del 1900 la biologia molecolare iniziò ad avere un’evoluzione sempre più ramificata dovuta all’affermazione di ipotesi e scoperte centralizzanti la base di questo nuovo settore della biologia.

Uno snodo cruciale per lo sviluppo della biologia molecolare è stato quello del dogma centrale. Infatti, negli anni ‘50 del 1900 venne formulato dagli studiosi dell’epoca, il concetto di “Dogma Centrale della Biologia” e la sua introduzione, nel mondo scientifico, fu vista come una vera e propria sfida per chiarire ed ampliare la conoscenza del gene e della sua regolazione.

Continuando con il capitolo “Istruzioni per l’uso“, ecco una chiara spiegazione di uno dei perni fondanti la biologia molecolare: il dogma centrale.

L’origine del dogma

Il termine dògma, in greco δόγμα, -ατος, che sta ad indicare decreto o decisione, altro non è che un principio universale ed indiscutibile.

L’origine del Dogma Centrale della Biologia è localizzabile in un periodo storico per le scienze della vita, in cui la conoscenza in genetica molecolare non era ancora sufficiente. Si aveva la necessità di affermare delle regole che definissero il trasferimento dell’informazione genetica da un acido nucleico ad un polimero, come una proteina. Come si arrivava ad avere una cellula ben strutturata a partire dall’informazione genetica? Quante e quali direzioni poteva avere l’informazione genetica?

Francis Crick nel suo articolo “Central Dogma of Molecular Biology” schematizzò delle ipotesi sul trasferimento dell’informazione sottolineando le possibili combinazioni.
Delineò inizialmente tre grandi gruppi di combinazioni valutate con un principio che richiamava fortemente le basi del metodo scientifico: formulare ipotesi sulla base di fenomeni osservati, per poi effettuare delle prove che confermino o smentiscano la propria tesi.

Ipotesi di combinazioni del flusso dna
Crick F. Central dogma of molecular biology. Nature. 1970;227(5258):561–563. doi:10.1038/227561a0

Il primo gruppo comprendeva i seguenti trasferimenti:

  • da DNA a DNA;
  • DNA ad RNA;
  • DNA a proteina;
  • RNA ad RNA.

Il secondo gruppo prevedeva il trasferimento da RNA a DNA e da DNA a proteina mentre la terza classe comprende le ipotesi di trasferimento da proteina a proteina, da proteina ad RNA e da proteina a DNA.

La discussione delle ipotesi

Per l’opinione generale dell’epoca, la prima classe esisteva per certo, la seconda classe era probabilmente rara, mentre la terza classe era molto improbabile. Tuttavia, non c’erano comprovati motivi per affermare che l’ipotesi di trasferimento del secondo gruppo fosse impossibile poiché, a quei tempi, era molto acceso il dibattito circa la dinamica di replicazione dei virus a RNA, che potevano avere come intermediario una molecola di DNA.

D’altro canto, c’erano buoni motivi che screditavano la terza ipotesi principalmente per ragioni stechiometriche che non corrispondono al trasferimento che può avvenire da DNA a DNA.

Il dogma centrale quindi, afferma che l’informazione genetica passa dal DNA alle proteine tramite RNA e non viceversa.

Si delinea un flusso unidirezionale in cui il trasferimento va da acido nucleico (DNA) ad acido nucleico (RNA) o dall’acido nucleico alle proteine.

Non è dunque possibile il trasferimento dalle proteine alle proteine o dalle proteine all’acido nucleico. 

Flusso dell'informazione genetica dna dogma
Crick F. Central dogma of molecular biology. Nature. 1970;227(5258):561–563. doi:10.1038/227561a0

Una visione cellulare del dogma profila il passaggio dell’informazione dal nucleo al citoplasma. D’altronde è nota la presenza, negli eucarioti, del DNA nel nucleo, organello in cui si ha la formazione di un RNA messaggero.

Questo si sposta dal nucleo al citoplasma dove, a livello dei ribosomi, serve da stampo per la sintesi delle proteine. Contestualizzando questo processo negli organismi procarioti, si deve notare come invece l’assenza del nucleo non comprometta il flusso unidirezionale dell’informazione genetica, né gli step per arrivare ad una proteina.

Infine, in entrambi i casi, il passaggio da DNA a RNA prende il nome di trascrizione, mentre quello da RNA a proteina è detto traduzione.

Fonti:

Crick F., Central dogma of molecular biology. Nature. 1970;227(5258):561–563. doi:10.1038/227561a0

Watson J.D., Baker T.A., Bell S. P., Gann A., Levine M. Molecular biology of Gene, Pearson, Seventh Edition