Биологические процессы: их герои и языки

В главных молекулярных процессах внутри клетки есть три основных участника: белки, РНК и ДНК. Bсё это линейные молекулы (биополимеры), состоящие из повторяющихся блоков: белки — из 20 аминокислот; а РНК и ДНК — из 4 нуклеотидов. Ученые договорились называть каждый тип аминокислоты или нуклеотида одной из букв латинского алфавита. Тогда каждой биомолекуле соответствует упорядоченный набор букв — последовательность.

Аминокислотная последовательность также известна как первичная структура белка; она определяет его структуру и функцию. Поэтому на такие последовательности можно смотреть как на тексты, рассказывающие о функции белка. Аминокислоты, точнее обозначающие их буквы — это слова или токены. Вот вам и белковый язык. На рисунке мы схематично показали белки зелеными клубками, в баблах передающими нам свои послания.

Белки синтезирует рибосома, после «нанизывания» на мРНК начинающая синтезировать белковую цепочку. «Просканировав» три подряд идущих нуклеотида — кодон, — рибосома «пришивает» новую аминокислоту к будущему белку. По сути, она переводит текст с языка РНК на белковый. Правила перевода называются генетическим кодом, а процесс синтеза белка на основе РНК — трансляцией. Язык РНК очень похож на язык белков, только здесь токены — минимальные смысловые единицы — это нуклеотиды. мРНК мы показали красными нитями, высказывающимися на собственном языке.

ДНК — это огромное хранилище генетической информации, и в силу большого размера непосредственный синтез белков с молекулы ДНК невыгоден. Поэтому существует транскрипция — промежуточный шаг синтеза РНК с базе ДНК. Между языками ДНК и РНК нет принципиальной разницы: ключевое отличие лишь в замене одной из букв алфавита, да длине текстов (а значит, и в общем объеме информации). ДНК на рисунке — это желтые двойные спирали, также передающие нам свои послания. Всю полноту передачи информационных сообщений между этими игроками отражает концепция, названная Центральной догмой молекулярной биологии.

Мы пока что не упомянули еще один важный тип молекул — хотя и малых, но активно влияющих на биологические процессы. У них тоже есть свой язык, о котором мы подробнее расскажем в следующем инстанте «А как кодировать малые молекулы?». Если не хотите ждать новый пост, прочесть про языковые молекулы в биологии можно в статье.