Il dogma centrale nello studio del Dna

Nell'autunno del 1953 venne formulata l'ipotesi che il DNA cromosomico funziona da stampo per le molecole di RNA che vengono successivamente trasportate nel citoplasma dove determinano l'ordine degli amminoacidi all'interno delle proteine. Nel 1956, Francis Crick definì questo flusso d'informazione genetica il dogma centrale:
Duplicazione DNA → Trascrizione → RNA → Traduzione → Proteina
Però, per scoprire il modo in cui le proteine vengono sintetizzate si dovette aspettare lo sviluppo di estratti crudi (cell-free), in grado di eseguire tutti i passaggi necessari per la sintesi. Grazie a questo metodo Paul C. Zamecnik e collaboratori scoprirono che gli amminoacidi vengono uniti alle molecole che oggi noi chiamiamo RNA transfer (tRNA) da una classe di enzimi denominati amminoacilsintetasi, prima della loro incorporazione nelle proteine. L'RNA transfer rappresenta circa il 10% di tutto l'RNA cellulare. Oggi sappiamo che ogni tRNA si contiene una sequenza di basi adiacenti (l'anticodone) che si lega in maniera specifica a gruppi di basi contigue (codoni) lungo lo stampo di RNA durante la sintesi proteica. Comunque, circa l'85% dell'RNA cellulare si trova nei ribosomi e dato che il loro numero aumenta notevolmente nelle cellule che hanno un'intensa attività di sintesi proteica, si pensò inizialmente che l'RNA ribosomiale (rRNA) fosse lo stampo per ordinare gli amminoacidi. Tuttavia, grazie all'utilizzo di cellule infettate con il fago T4, si scoprì che lo stampo per ordinare gli amminoacidi è l'RNA messaggero (mRNA), dato che trasporta l'informazione del DNA ai siti ribosomiali per la sintesi proteica.
Mentre si scopriva l'RNA messaggero, i biochimici Jerard Hurwitz e Sam B. Weiss isolarono in maniera indipendente il primo degli enzimi in grado di trascrivere l'RNA a partire da uno stampo di DNA. Questi enzimi, chiamati RNA polimerasi, funzionano solo in presenza di DNA, che funge da stampo su cui si formano le catene a singolo filamento di RNA. Nei batteri, lo stesso enzima produce ciascuna delle classi maggiori di RNA (ribosomiale, transfer e messaggero), usando appropriati segmenti di DNA cromosomico stampo.