The Překlad DNA je proces, při kterém se informace obsažené v messengerových RNA produkovaných během transkripce (kopie informace v sekvenci DNA ve formě RNA) „převádí“ na aminokyselinovou sekvenci pomocí syntézy proteinů.
Z buněčného hlediska je genová exprese relativně složitá záležitost, která probíhá ve dvou krocích: transkripce a translace..
Všechny geny, které jsou exprimovány (bez ohledu na to, zda kódují peptidové sekvence, tj. Proteiny), to zpočátku dělají přenosem informací obsažených v jejich sekvenci DNA do molekuly messenger RNA (mRNA) prostřednictvím procesu zvaného transkripce.
Transkripce je dosaženo speciálními enzymy známými jako RNA polymerázy, které používají jeden z komplementárních řetězců DNA genu jako templát pro syntézu molekuly „pre-mRNA“, která je následně zpracována za vzniku zralé mRNA..
U genů, které kódují proteiny, se informace obsažené ve zralých mRNA „čte“ a překládají do aminokyselin podle genetického kódu, který určuje, který kodon nebo nukleotidový triplet odpovídá konkrétní aminokyselině..
Specifikace aminokyselinové sekvence proteinu proto závisí na počáteční sekvenci dusíkatých bází v DNA, která odpovídá genu, a poté v mRNA, která nese tuto informaci z jádra do cytosolu (v eukaryotických buňkách); proces, který je také definován jako syntéza proteinu řízená mRNA.
Vzhledem k tomu, že existuje 64 možných kombinací 4 dusíkatých bází, které tvoří DNA a RNA a pouze 20 aminokyselin, může být aminokyselina kódována různými triplety (kodony), a proto se říká, že genetický kód je „degenerovaný“ (s výjimkou aminokyseliny methionin, která je kódována jedinečným kodonem AUG).
Rejstřík článků
V eukaryotických buňkách transkripce probíhá v jádru a translace v cytosolu, takže mRNA, které se tvoří během prvního procesu, také hrají roli při přenosu informací z jádra do cytosolu, kde se buňky nacházejí. (ribozomy).
Je důležité zmínit, že kompartmentalizace transkripce a translace u eukaryot platí pro jádro, ale není to stejné pro organely s vlastním genomem, jako jsou chloroplasty a mitochondrie, které mají systémy podobnější systémům prokaryotických organismů..
Eukaryotické buňky mají také cytosolické ribozomy připojené k membránám endoplazmatického retikula (drsné endoplazmatické retikulum), ve kterých dochází k translaci proteinů, které jsou určeny k vložení do buněčných membrán, nebo které vyžadují posttranslační zpracování, ke kterému dochází v uvedeném kompartmentu..
MRNA jsou na svých koncích upraveny, protože jsou přepsány:
- Když se 5 'konec mRNA během transkripce vynoří z povrchu RNA polymerázy II, je okamžitě „napaden“ skupinou enzymů, které syntetizují „kuklu“ složenou ze 7-methylguanylátu a která je připojena k terminálnímu nukleotidu mRNA prostřednictvím 5 ', 5' trifosfátové vazby.
- 3 'konec mRNA prochází "štěpením" endonukleázou, která generuje 3' volnou hydroxylovou skupinu, ke které je připojen "řetězec" nebo "konec" adeninových zbytků (od 100 do 250), ke kterým je přidán jeden současně enzymem poly (A) polymeráza.
„Kapuce 5“ a „ocas“ poly A ”plní funkce při ochraně molekul mRNA před degradací a navíc působí při transportu zralých transkriptů směrem k cytosolu a při zahájení a ukončení translace..
Po transkripci podstoupí „primární“ mRNA se svými dvěma modifikovanými konci, stále přítomnými v jádru, „sestřihový“ proces, při kterém jsou intronové sekvence obecně odstraněny a výsledné exony jsou spojeny (post-transkripční zpracování), s nimiž jsou zralé transkripty získané, které opouštějí jádro a dostávají se do cytosolu.
Spojování se provádí pomocí komplexu riboproteinů zvaného spliceosome (Anglicismus z spliceosome), složený z pěti malých ribonukleoproteinů a molekul RNA, které jsou schopné „rozpoznávat“ oblasti, které mají být odstraněny z primárního transkriptu.
U mnoha eukaryot existuje fenomén známý jako „alternativní sestřih“, což znamená, že různé typy posttranskripčních modifikací mohou produkovat různé proteiny nebo izoenzymy, které se od sebe liší v některých aspektech jejich sekvencí..
Když zralé transkripty opouštějí jádro a jsou transportovány k translaci v cytosolu, jsou zpracovány translačním komplexem známým jako ribozom, který se skládá z komplexu proteinů asociovaných s molekulami RNA..
Ribozomy se skládají ze dvou podjednotek, jedné „velké“ a druhé „malé“, které jsou volně disociovány v cytosolu a váží se nebo se asociují na molekule mRNA, která je přeložena.
Vazba mezi ribozomy a mRNA závisí na specializovaných molekulách RNA, které se asociují s ribozomálními proteiny (ribozomální RNA nebo rRNA a přenosová RNA nebo tRNA), z nichž každá má specifické funkce..
TRNA jsou molekulární „adaptéry“, protože prostřednictvím jednoho ze svých konců mohou „číst“ každý kodon nebo triplet ve zralé mRNA (komplementaritou báze) a prostřednictvím druhého se mohou vázat na aminokyselinu kódovanou „čteným“ kodonem..
Na druhé straně molekuly rRNA jsou odpovědné za urychlení (katalyzování) procesu vazby každé aminokyseliny v rodícím se peptidovém řetězci.
Zralá eukaryotická mRNA může být „přečtena“ mnoha ribozomy, kolikrát to buňka naznačuje. Jinými slovy, ze stejné mRNA může vzniknout mnoho kopií stejného proteinu..
Když se k zralé mRNA přiblíží ribozomální podjednotky, riboproteinový komplex „skenuje“ sekvenci uvedené molekuly, dokud nenajde počáteční kodon, kterým je vždy AUG a zahrnuje zavedení methioninového zbytku.
Kodon AUG definuje čtecí rámec pro každý gen a navíc definuje první aminokyselinu všech proteinů přeložených v přírodě (tato aminokyselina je často eliminována posttranslačně).
Byly identifikovány tři další kodony, které indukují ukončení translace: UAA, UAG a UGA..
Ty mutace, které zahrnují změnu dusíkatých bází v tripletu, který kóduje aminokyselinu, a které vedou k stop kodonům, jsou známé jako nesmyslové mutace, protože způsobují předčasné zastavení procesu syntézy, které tvoří kratší proteiny.
V blízkosti 5 'konce zralých molekul mRNA jsou oblasti, které nejsou překládány (UTR). Nepřeložený region), nazývané také „vedoucí“ sekvence, které jsou umístěny mezi prvním nukleotidem a kodonem pro zahájení translace (AUG).
Tyto oblasti UTR, které nejsou přeloženy, mají specifická místa pro vazbu s ribozomy a u lidí mají například délku přibližně 170 nukleotidů, mezi nimiž jsou regulační oblasti, vazebná místa pro proteiny, která fungují při regulaci translace atd..
Překlad, stejně jako transkripce, se skládá ze 3 fází: iniciační fáze, fáze prodloužení a nakonec fáze ukončení..
Skládá se ze shromáždění translačního komplexu na mRNA, které si zaslouží spojení tří proteinů známých jako iniciační faktory (IF). Zahajovací faktor) IF1, IF2 a IF3 k malé podjednotce ribozomu.
Komplex „před zahájením“ tvořený iniciačními faktory a malou ribozomální podjednotkou se zase váže s tRNA, která „nese“ methioninový zbytek a tato sada molekul se váže na mRNA poblíž počátečního kodonu..
Tyto události vedou k vazbě mRNA na velkou ribozomální podjednotku, což vede k uvolnění iniciačních faktorů. Velká ribozomová podjednotka má 3 vazebná místa pro molekuly tRNA: místo A (aminokyselina), místo P (polypeptid) a místo E (výstup)..
Místo A se váže na antikodon aminoacyl-tRNA, který je komplementární s antikodonem přeložené mRNA; místo P je místo, kde je aminokyselina přenášena z tRNA na rodící se peptid a místo E je místo, kde se nachází v „prázdné“ tRNA před uvolněním do cytosolu po dodání aminokyseliny.
Tato fáze spočívá v „pohybu“ ribozomu podél molekuly mRNA a v translaci každého kodonu, který „čte“, což znamená růst nebo prodloužení polypeptidového řetězce při narození..
Tento proces vyžaduje faktor známý jako elongační faktor G a energii ve formě GTP, což je to, co řídí translokaci elongačních faktorů podél molekuly mRNA při jejím překladu..
Aktivita peptidyltransferázy ribozomálních RNA umožňuje tvorbu peptidových vazeb mezi po sobě následujícími aminokyselinami, které se přidávají do řetězce.
Překlad končí, když ribozom narazí na některý z terminačních kodonů, protože tRNA tyto kodony nerozpoznávají (nekódují aminokyseliny). Proteiny známé jako uvolňovací faktory se také vážou, což usnadňuje oddělení mRNA z ribozomu a disociaci jeho podjednotek..
U prokaryot, stejně jako v eukaryotických buňkách, se ribozomy zodpovědné za syntézu proteinů nacházejí v cytosolu (což platí i pro transkripční aparát), což je skutečnost, která umožňuje rychlé zvýšení cytosolické koncentrace proteinu při expresi genů to kódování zvyšuje.
I když nejde o extrémně běžný proces v těchto organismech, primární mRNA produkované během transkripce mohou podstoupit post-transkripční zrání prostřednictvím „sestřihu“. Nejběžnějším je však pozorování ribozomů připojených k primárnímu transkriptu, které jej překládají současně s transkripcí z odpovídající sekvence DNA..
S ohledem na výše uvedené translace u mnoha prokaryot začíná na 5 'konci, protože 3' konec mRNA zůstává připojený k templátové DNA (a vyskytuje se souběžně s transkripcí)..
Prokaryotické buňky také produkují mRNA s nepřekládanými oblastmi známými jako „Shine-Dalgarno box“ a jejichž konsenzuální sekvence je AGGAGG. Jak je zřejmé, oblasti UTR bakterií jsou podstatně kratší než oblasti eukaryotických buněk, i když během translace mají podobné funkce..
V bakteriích a jiných prokaryotických organismech je proces translace velmi podobný procesu translace eukaryotických buněk. Skládá se také ze tří fází: zahájení, prodloužení a ukončení, které závisí na konkrétních prokaryotických faktorech, odlišných od těch, které používají eukaryoty..
Prodloužení například závisí spíše na faktorech prodloužení známých jako EF-Tu a EF-Ts, spíše než na faktoru G eukaryot..
Zatím žádné komentáře