DNA ΚΑΙ ΤΟ ΚΥΤΤΑΡΟ

Για να κατανοήσει κανείς την ιδέα των μικροσυστοιχιών θα πρέπει να
ανατρέξει στις θεμέλιες αξίες της μοριακής βιολογίας
Το δίκλωνο μόριο DNA μπορεί να ξεδιπλωθεί σε δυο συμπληρωματικές
αλυσίδες, η κάθε μια από τις οποίες χρησιμεύει ως μήτρα για την άλλη όταν το
μόριο πολλαπλασιάζεται (εικόνα 1)
1a
1b
Εικόνα 1a: DNA και τα κομμάτια κατασκευής του
Εικόνα 1b: Η διπλή έλικα του DNA δρα ως μήτρα του εαυτού της
Μέσα στον πυρήνα, το DNA είναι πακεταρισμένο με ειδικές πρωτεΐνες για να
φτιάξει τα χρωμοσώματα. Ο γενετικός κώδικας βρίσκεται στην αλληλουχία
των νουκλεοτιδικών βάσεων: αδενίνη, κυτοσίνη, γουανίνη και θυμίνη (A, C, G
και T) κατά μήκος του μορίου DNA. Σε ένα γονίδιο, συνεχόμενες τριπλέτες
βάσεων (κωδικόνια) καθορίζουν τη σειρά στην οποία τα αμινοξέα συνδέονται
να δημιουργήσουν μια πρωτεΐνη. Όταν οι επιστήμονες λένε ότι έχουν
χαρτογραφήσει το γονιδιώματα ενός οργανισμού σημαίνει ότι έχουν καταφέρει
να διαβάσουν τη σειρά των νουκλεοτιδίων σε ένα μόριο DNA. Οι επιστήμονες
έχουν ένα προσχέδιο του ανθρώπινου γονιδιώματος (3 δισεκατομμύρια
νουκλεοτίδια) και γνωρίζουν ότι 2.5 δισεκατομμύρια δεν είναι γονίδια!
Όταν ένα γονίδιο εκφράζεται, το DNA χρησιμοποιείται ως μήτρα για τη
μεταγραφή μιας συμπληρωματικής αλυσίδας του μονόκλωνου νουκλεϊκού
οξέος RNA. Στα περισσότερα γονίδια, η κωδική αλληλουχία χωρίζεται από μη
κωδικές αλληλουχίες που ονομάζονται ιντρόνια, τα οποία κόβονται και
«ματίζονται» μετά την μεταγραφή. Το αγγελιοφόρο RNA (messenger RNA,
mRNA) μεταφέρεται στη συνέχεια στα ριβοσώματα στο κυτταρόπλασμα, όπου
το μήνυμα μετατρέπεται σε πρωτεΐνες (εικόνα 2)
2a
2b
Εικόνα 2α: Το μονοπάτι από DNA σε πρωτεΐνη
Εικόνα 2b: Περίληψη των βημάτων από γονίδιο σε πρωτεΐνη σε ευκαρυωτικά
κύτταρα και βακτήρια
Παλιότερα, οι επιστήμονες ενδιαφέρονταν κυρίως για μερικά γονίδια. Τεχνικά
εμπόδια και ζητήματα κόστους έκαναν απαγορευτική τη μελέτη πολλών
γονιδίων ταυτόχρονα. Η δημιουργία των DNA μικροσυστοιχιών τους βοήθησε
να ξεπεράσουν το εμπόδιο αυτό. Από τα μέσα του 1990, οι επιστήμονες
κατόρθωσαν να παρακολουθήσουν την έκφραση όλων των γονιδίων μιας
ομάδας κυττάρων ή ολόκληρου του οργανισμού. Και, παρακολουθώντας την
έκφραση όλων των γονιδίων μια δεδομένη χρονική στιγμή, οι επιστήμονες
δημιούργησαν μια νέα θεώρηση του πως λειτουργούν τα κύτταρα και
απαντούν σε διαφορετικά ερεθίσματα, όπως είναι η αλλαγή του
περιβάλλοντος, η έλλειψη θρεπτικών υλικών ή ακόμα και η ασθένεια.