De DNA-transkripsjon er prosessen der informasjonen i deoksyribonukleinsyre kopieres i form av et lignende molekyl, RNA, enten som et tidligere trinn for proteinsyntese eller for dannelsen av RNA-molekyler som deltar i flere cellulære prosesser av stor betydning (regulering av genuttrykk, signalering, etc.).
Selv om det ikke er sant at alle gener i en organisme koder for proteiner, er det sant at alle proteiner i en celle, enten de er eukaryote eller prokaryote, er kodet av ett eller flere gener, der hver aminosyre er representert av et sett med tre DNA-baser (kodon).
Syntesen av polypeptidkjeden som tilhører et hvilket som helst cellulært protein, skjer takket være to grunnleggende prosesser: transkripsjon og translasjon; begge høyt regulerte, siden de er to prosesser av stor betydning for funksjonen til enhver levende organisme.
Artikkelindeks
Transkripsjon involverer dannelsen av en "mal" for et RNA-molekyl kjent som "messenger RNA" (mRNA) fra "standard" -sekvensen kodet i DNA-regionen som tilsvarer genet som skal transkriberes..
Denne prosessen utføres av et enzym kalt RNA-polymerase, som gjenkjenner spesielle steder i DNA-sekvensen, binder seg til dem, åpner DNA-strengen og syntetiserer et RNA-molekyl ved å bruke en av disse komplementære DNA-strengene som en mal eller et mønster, selv når det møter en annen spesiell stoppsekvens.
Oversettelse, derimot, er prosessen der proteinsyntese skjer. Den består av "lesing" av informasjonen i mRNA som ble transkribert fra et gen, "oversettelse" av DNA-kodonene til aminosyrer og dannelsen av en polypeptidkjede.
Oversettelsen av nukleotidsekvensene til mRNA utføres av enzymer kjent som aminoacyl-tRNA-syntetaser, takket være deltakelse av andre RNA-molekyler kjent som "transfer RNA" (tRNA), som er antikodoner av kodonene som finnes i MRNAene, som er en sann kopi av DNA-sekvensen til et gen.
I eukaryote celler skjer transkripsjonsprosessen i kjernen, som er den viktigste intracellulære organellen der DNA er inneholdt i form av kromosomer. Det begynner med "kopien" av den kodende regionen til genet som transkriberes til et enkeltbåndsmolekyl kjent som messenger RNA (mRNA)..
Siden DNA er begrenset i nevnte organelle, fungerer mRNA-molekylene som mellommenn eller transportører i overføring av den genetiske meldingen fra kjernen til cytosolen, der oversettelsen av RNA forekommer og hele det biosyntetiske maskineriet for proteinsyntese (ribosomer).
Et gen består av en DNA-sekvens hvis egenskaper bestemmer dens funksjon, siden rekkefølgen av nukleotidene i nevnte sekvens er det som bestemmer transkripsjonen og påfølgende translasjon (i tilfelle de som koder for proteiner)..
Når et gen blir transkribert, det vil si når informasjonen kopieres i form av RNA, kan resultatet være et ikke-kodende RNA (cRNA), som har direkte funksjoner i reguleringen av genuttrykk, i cellesignalering, etc. eller det kan være et messenger RNA (mRNA), som deretter vil bli oversatt til en aminosyresekvens i et peptid.
Hvorvidt et gen har et funksjonelt produkt i form av RNA eller protein, avhenger av visse elementer eller regioner som er tilstede i sekvensen..
Gener, eukaryotiske eller prokaryotiske, har to DNA-tråder, en kjent som "sense" -strengen og den andre "antisense". Enzymer som er ansvarlige for transkripsjonen av disse sekvensene "leser" bare en av de to strengene, typisk "sense" eller "kodende" streng, som har en "retning" 5'-3 '..
Hvert gen har reguleringssekvenser i endene:
- hvis sekvensene er før den kodende regionen (den som vil bli transkribert) er de kjent som "promotere"
- hvis de er adskilt av mange kilobaser, kan de "stille" eller "øke"
- de sekvensene som er nærmere 3'-regionen av gener er vanligvis terminatorsekvenser, som forteller polymerasen å stoppe og avslutte transkripsjon (eller replikasjon, alt etter omstendighetene)
Promotorregionen er delt inn i distal og proksimal, i henhold til dens nærhet til kodingsregionen. Det er i 5'-enden av genet og er stedet som gjenkjenner enzymet RNA-polymerase og andre proteiner for å initiere transkripsjon fra DNA til RNA.
I den proksimale delen av promoterregionen kan transkripsjonsfaktorer binde seg, som har evnen til å endre affiniteten til enzymet til sekvensen som skal transkriberes, derfor er de ansvarlige for å regulere transkripsjonen av gener positivt eller negativt..
Forsterker- og taushetsregionene er også ansvarlige for å regulere gentranskripsjon ved å modifisere "aktiviteten" til promoterregionene ved deres forening med aktivator- eller repressorelementer "oppstrøms" av den kodende sekvensen til genet..
Det sies at eukaryote gener alltid er "slått av" eller "undertrykt" som standard, så de trenger aktivering av promoterelementer for å bli uttrykt (transkribert).
Uansett hvilken organisme, blir transkripsjon utført av en gruppe enzymer kalt RNA-polymeraser, som, i likhet med enzymene som er ansvarlige for DNA-replikasjon når en celle er i ferd med å dele seg, spesialiserer seg i syntese av en RNA-kjede fra en av DNA-strengene av genet transkriberes.
RNA-polymeraser er store enzymkomplekser som består av mange underenheter. Det finnes forskjellige typer:
- RNA-polymerase I (Pol I): som transkriberer genene som koder for den "store" ribosomale underenheten.
- RNA-polymerase II (Pol II): som transkriberer proteinkodende gener og produserer mikro-RNA.
- RNA-polymerase III (Pol III): som produserer overførings-RNA som brukes under translasjon, og også RNA som tilsvarer den lille underenheten til ribosomet.
- RNA-polymerase IV og V (Pol IV og Pol V): er typiske for planter og er ansvarlige for transkripsjonen av små interfererende RNA.
Genetisk transkripsjon er en prosess som kan studeres som delt inn i tre faser: initiering, forlengelse og avslutning..
RNA-polymerase (si RNA-polymerase II) binder seg til promoterregionsekvensen, som består av en 6-10 baseparstrekning ved 5'-enden av genet, vanligvis omtrent 35 basepar unna..
Foreningen av RNA-polymerase fører til "åpningen" av DNA-dobbeltspiralen, og skiller de komplementære strengene. RNA-syntese begynner på stedet kjent som "initieringsstedet" og skjer i 5'-3'-retning, det vil si "nedstrøms" eller fra venstre til høyre (ved konvensjon).
Initiering av transkripsjon formidlet av RNA-polymeraser avhenger av samtidig tilstedeværelse av proteintranskripsjonsfaktorer kjent som generelle transkripsjonsfaktorer, som bidrar til "lokaliseringen" av enzymet i promoterområdet.
Etter at enzymet har begynt å polymerisere, blir det "kaste" fra både promotorsekvensen og generelle transkripsjonsfaktorer..
Det forekommer når RNA-polymerase "beveger seg" langs DNA-sekvensen og tilfører ribonukleotider som er komplementære til DNA-strengen som fungerer som en "mal" til det voksende RNA. Når RNA-polymerase "passerer" gjennom DNA-strengen, slutter den seg til sin antisense-streng.
Polymerisasjonen utført av RNA-polymerase består av nukleofile angrep av oksygen i posisjon 3 'av den voksende RNA-kjeden til fosfat "alfa" av neste nukleotidforløper som skal tilsettes, med den påfølgende dannelse av fosfodiesterbindinger og frigjøring av et pyrofosfat molekyl (PPi).
Settet som består av DNA-strengen, RNA-polymerase og den begynnende RNA-strengen, er kjent som en transkripsjonsboble eller kompleks..
Terminering skjer når polymerasen når avslutningssekvensen, som er logisk lokalisert "nedstrøms" fra transkripsjonsinitieringsstedet. Når dette skjer, blir både enzymet og det syntetiserte RNAet "løsrevet" fra DNA-sekvensen som blir transkribert..
Termineringsregionen består normalt av en DNA-sekvens som er i stand til å "brette seg" på seg selv og danne en "hårnålsløyfe" -struktur. hårnålssløyfe).
Etter avslutning er den syntetiserte RNA-strengen kjent som den primære transkripsjonen, som frigjøres fra transkripsjonskomplekset, hvorpå den kan eller ikke kan behandles post-transkripsjonsmessig (før dens oversettelse til protein, hvis aktuelt) gjennom en prosess kalt " skjæring og skjøting ".
Siden prokaryote celler ikke har en membraninnesluttet kjerne, forekommer transkripsjon i cytosolen, spesielt i den "kjernefysiske" regionen, der kromosomalt DNA er konsentrert (bakterier har et sirkulært kromosom).
På denne måten er økningen i den cytosoliske konsentrasjonen av et gitt protein vesentlig raskere i prokaryoter enn i eukaryoter, siden transkripsjons- og translasjonsprosessene forekommer i samme rom..
Prokaryote organismer har gener som ligner veldig på eukaryoter: førstnevnte bruker også promoter- og reguleringsregioner for transkripsjon, selv om en viktig forskjell har å gjøre med det faktum at promotorregionen ofte er tilstrekkelig for å oppnå et "sterkt" uttrykk for genene.
I denne forstand er det viktig å nevne at generelt er prokaryote gener alltid "på" som standard..
Promotorregionen er assosiert med en annen region, vanligvis "oppstrøms", som er regulert av repressormolekyler og er kjent som "operatørregionen.".
En forskjell i transkripsjon mellom prokaryoter og eukaryoter er at messenger-RNAene til eukaryoter normalt er monocistronic, det vil si at hver og en inneholder informasjonen for å syntetisere et enkelt protein, mens i prokaryoter kan disse være monocistronic eller polycistronic, hvor bare ett MRNA kan inneholde informasjon for to eller flere proteiner.
Dermed er det velkjent at for eksempel prokaryote gener som koder for proteiner med lignende metabolske funksjoner, finnes i grupper kjent som operoner, som samtidig transkriberes til en enkeltmolekylær form av messenger-RNA..
Prokaryote gener er tettpakket, uten mange ikke-kodende regioner mellom dem, så når de er transkribert til lineære messenger-RNA-molekyler, kan de oversettes til protein umiddelbart (eukaryote mRNAer trenger ofte videre behandling).
Prokaryote organismer som bakterier, for eksempel, bruker det samme RNA-polymeraseenzymet til å transkribere alle genene sine, det vil si de som koder for ribosomale underenheter og de som koder for forskjellige cellulære proteiner.
I bakteriene E coli RNA-polymerase består av 5 polypeptid-underenheter, hvorav to er identiske. Α, α, β, β 'underenhetene inneholder den sentrale delen av enzymet og monteres og demonteres under hver transkripsjonshendelse..
Α-underenhetene er de som tillater foreningen mellom DNA og enzym; β-underenheten binder seg til trifosfatribonukleotidene som vil bli polymerisert i henhold til DNA-malen i det fremvoksende mRNA-molekylet, og β'-underenheten binder seg til nevnte malen-DNA-streng.
Den femte underenheten, kjent som σ deltar i initieringen av transkripsjon og er det som gir polymerase spesifisitet.
Transkripsjon i prokaryoter er veldig lik den for eukaryoter (den er også delt inn i initiering, forlengelse og avslutning), med noen forskjeller når det gjelder identiteten til promoterregionene og transkripsjonsfaktorene som er nødvendige for at RNA-polymerase skal utøve dine funksjoner..
Selv om promotorregionene kan variere mellom forskjellige prokaryote arter, er det to konserverte "konsensus" -sekvenser som lett kan identifiseres i -10-regionen (TATAAT) og i -35-regionen (TTGACA) oppstrøms den kodende sekvensen..
Det avhenger av σ-underenheten til RNA-polymerase, da den formidler interaksjonen mellom DNA og enzymet, noe som gjør den i stand til å gjenkjenne promotorsekvenser. Initiasjonen avsluttes når det produseres noen abortifacient-transkripsjoner på ca. 10 nukleotider.
Når σ-underenheten er løsrevet fra enzymet, begynner forlengelsesfasen, som består av syntesen av et mRNA-molekyl i 5'-3'-retning (omtrent 40 nukleotider per sekund).
Oppsigelse i prokaryoter avhenger av to forskjellige typer signaler, det kan være Rho-avhengig og Rho-uavhengig.
Det Rho-avhengige proteinet styres av dette proteinet som "følger" polymerasen når det utvikler seg i RNA-syntese til sistnevnte oppnår en sekvens rik på guaniner (G), bremser og kommer i kontakt med Rho-proteinet. Dissosierer seg fra DNA og mRNA.
Rho-uavhengig avslutning kontrolleres av spesifikke sekvenser av genet, vanligvis rik på guanin-cytosin (GC) gjentakelser..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.