DNA, - Alfabeto di 4 lettere, il dogma centrale

DNA, un alfabeto di 4 lettere, il dogma centrale

Ogni essere vivente ha in ciascuna sua cellula tutte le istruzioni necessarie per crescere, vivere, riprodursi. Queste istruzioni sono scritte sulla molecola di DNA con un alfabeto di quattro lettere: le basi azotate. Nella specie umana, ogni cellula contiene nel DNA circa tre miliardi di paia di basi, sufficienti secondo il biologo statunitense Edward O. Wilson (nato nel 1929) a riempire le quindici edizioni dell’Enciclopedia Britannica dal 1768 a oggi.

Ma quali istruzioni sono scritte nella sequenza di basi azotate di questa enorme enciclopedia?
Benché la struttura a doppia elica del DNA e la modalità con cui si duplica rendano chiaro come avvenga la trasmissione fedele del materiale genetico da una cellula a un’altra, risulta meno immediata la comprensione di come questa molecola possa determinare lo sviluppo di organismi complessi come le piante o gli animali.
Gli esseri viventi sono costituiti in gran parte da proteine. Le proteine formano le cellule, i tessuti, gli organi, trasportano l’ossigeno e i nutrienti in tutto l’organismo; i recettori proteici presenti sulla superficie delle cellule legano gli ormoni consentendo all’individuo di crescere e svilupparsi; gli enzimi digeriscono il cibo, sintetizzano sostanze utili alle cellule, consentono di accumulare energia e facilitano tutte le reazioni chimiche utili alla vita dell’organismo. Un essere vivente è tale grazie alle sue proteine e quindi l’ipotesi più ovvia è che nel DNA di un organismo le informazioni siano correlate con la produzione delle proteine.
Già dalla metà degli anni Cinquanta del XX secolo divenne evidente che le informazioni genetiche del DNA avevano molto a che fare con la produzione di proteine utili alla cellula, ma dalla scoperta della doppia elica di Watson e Crick passarono ancora dieci anni prima che gli scienziati capissero come le cellule fossero in grado di convertire le istruzioni del DNA in catene polipeptidiche. La molecola di DNA contiene le informazioni necessarie alla costruzione delle proteine. Nel 1957, alcuni anni dopo la scoperta della struttura del DNA, Francis Crick enunciò il dogma centrale della biologia molecolare, che descrive il processo di decodificazione delle informazioni presenti sul DNA.
Il dogma centrale afferma che l’informazione fluisce dal DNA a una molecola di RNA e dalla molecola di RNA alla proteina.
Il DNA può essere sintetizzato solo a partire da una molecola di DNA, attraverso la duplicazione. Un gene è un tratto di DNA che contiene le istruzioni per la sintesi di una catena polipeptidica. L’informazione presente sul DNA (e quindi su ogni singolo gene) è codificata in sequenze lineari di nucleotidi, proprio come le lettere nelle pagine di un libro si dispongono l’una dietro l’altra a formare parole di senso compiuto. Secondo l’ipotesi di Crick, questo flusso di informazioni è unidirezionale: può andare dal DNA alla proteina, attraverso l’RNA, ma non può compiere il percorso opposto.
Il dogma centrale è stato considerato fino a qualche decennio fa universalmente valido. Gli studi sempre più approfonditi sui geni hanno però portato negli anni a modificare e a rielaborare i concetti enunciati nel dogma centrale. È stato scoperto, ad esempio, che il percorso dell’informazione dal DNA all’RNA non è unidirezionale: alcuni virus chiamati retrovirus posseggono un enzima, la trascrittasi inversa, in grado di sintetizzare DNA a partire da una molecola di RNA.