The Transkripce DNA je proces, při kterém se informace obsažené v deoxyribonukleové kyselině kopírují ve formě podobné molekuly, RNA, buď jako předchozí krok pro syntézu proteinů nebo pro tvorbu molekul RNA, které se účastní mnoha důležitých buněčných procesů (regulace genová exprese, signalizace atd.).
Ačkoli není pravda, že všechny geny organismu kódují proteiny, je pravda, že všechny proteiny buňky, ať už eukaryotické nebo prokaryotické, jsou kódovány jedním nebo více geny, kde každá aminokyselina je reprezentována množinou tři DNA báze (kodon).
K syntéze polypeptidového řetězce patřícího k jakémukoli buněčnému proteinu dochází díky dvěma základním procesům: transkripci a translaci; oba jsou vysoce regulované, protože se jedná o dva procesy, které mají velký význam pro fungování jakéhokoli živého organismu.
Rejstřík článků
Transkripce zahrnuje vytvoření „templátu“ pro molekulu RNA známého jako „messenger RNA“ (mRNA) ze „standardní“ sekvence kódované v oblasti DNA odpovídající genu, které má být transkribováno..
Tento proces provádí enzym nazývaný RNA polymeráza, který rozpoznává zvláštní místa v sekvenci DNA, váže se na ně, otevírá řetězec DNA a syntetizuje molekulu RNA pomocí jednoho z těchto doplňkových řetězců DNA jako šablony nebo vzoru, i když narazí na další speciální stop sekvenci.
Překlad je na druhé straně proces, kterým probíhá syntéza proteinů. Skládá se z „čtení“ informací obsažených v mRNA, která byla přepsána z genu, z „translace“ kodonů DNA na aminokyseliny a tvorby polypeptidového řetězce.
Překlad nukleotidových sekvencí mRNA se provádí pomocí enzymů známých jako aminoacyl-tRNA syntetázy díky účasti dalších molekul RNA známých jako „transfer RNA“ (tRNA), které jsou antikodony kodonů obsažených v MRNA, které jsou věrnou kopií sekvence DNA genu.
V eukaryotických buňkách probíhá transkripční proces v jádře, které je hlavní intracelulární organelou, kde je DNA obsažena ve formě chromozomů. Začíná to „kopií“ kódující oblasti genu, která je transkribována do jedné pásové molekuly známé jako messenger RNA (mRNA)..
Vzhledem k tomu, že DNA je omezena na uvedenou organelu, fungují molekuly mRNA jako prostředníci nebo transportéry při přenosu genetické zprávy z jádra do cytosolu, kde dochází k translaci RNA a celého biosyntetického aparátu pro syntézu proteinů (ribozomy).
Gen se skládá z DNA sekvence, jejíž vlastnosti určují její funkci, protože pořadí nukleotidů v uvedené sekvenci určuje její transkripci a následnou translaci (v případě kódujících proteiny)..
Při přepisu genu, tj. Při kopírování jeho informací ve formě RNA, může být výsledkem nekódující RNA (cRNA), která má přímé funkce v regulaci genové exprese, v buněčné signalizaci atd. nebo to může být messenger RNA (mRNA), která bude poté přeložena do aminokyselinové sekvence v peptidu.
To, zda má gen funkční produkt ve formě RNA nebo proteinu, závisí na určitých prvcích nebo oblastech přítomných v jeho sekvenci..
Geny, eukaryotické nebo prokaryotické, mají dvě vlákna DNA, jedno známé jako „smyslové“ vlákno a druhé „antisense“. Enzymy odpovědné za transkripci těchto sekvencí „čtou“ pouze jedno ze dvou řetězců, typicky „sense“ nebo „kódující“ řetězec, který má „směr“ 5'-3 '.
Každý gen má na svých koncích regulační sekvence:
- pokud jsou sekvence před kódující oblastí (tou, která bude přepsána), jsou známé jako „promotory“
- pokud jsou odděleny mnoha kilobázemi, mohou být „umlčeny“ nebo „posíleny“
- ty sekvence, které jsou blíže 3 'oblasti genů, jsou obvykle terminátorové sekvence, které říkají polymerase, aby zastavila a ukončila transkripci (případně replikaci)
Oblast promotoru je rozdělena na distální a proximální podle své blízkosti ke kódující oblasti. Je na 5 'konci genu a je místem, které rozpoznává enzym RNA polymerázu a další proteiny pro zahájení transkripce z DNA na RNA.
V proximální části promotorové oblasti se mohou vázat transkripční faktory, které mají schopnost modifikovat afinitu enzymu k sekvenci, která má být transkribována, proto jsou odpovědné za regulaci transkripce genů pozitivně nebo negativně..
Zesilovací a umlčovací oblasti jsou také zodpovědné za regulaci transkripce genu modifikací "aktivity" promotorových oblastí jejich spojením s aktivačními nebo represorovými prvky "proti směru" kódující sekvence genu..
Říká se, že eukaryotické geny jsou ve výchozím nastavení vždy „vypnuty“ nebo „potlačeny“, takže k jejich expresi (transkripci) je nutná jejich aktivace promotorovými prvky..
Bez ohledu na organismus je transkripce prováděna skupinou enzymů nazývaných RNA polymerázy, které se podobně jako enzymy odpovědné za replikaci DNA, když se má buňka rozdělit, specializují na syntézu řetězce RNA z jednoho z řetězců DNA gen, který se přepisuje.
RNA polymerázy jsou velké enzymové komplexy složené z mnoha podjednotek. Existují různé typy:
- RNA polymeráza I (Pol I): která přepisuje geny kódující „velkou“ ribozomální podjednotku.
- RNA polymeráza II (Pol II): která transkribuje geny kódující proteiny a produkuje mikro RNA.
- RNA polymeráza III (Pol III): která produkuje přenosové RNA použité během translace a také RNA odpovídající malé podjednotce ribozomu.
- RNA polymeráza IV a V (Pol IV a Pol V): jsou typické pro rostliny a jsou odpovědné za transkripci malých interferujících RNA.
Genetická transkripce je proces, který lze studovat rozdělením do tří fází: iniciace, prodloužení a ukončení..
RNA polymeráza (řekněme RNA polymeráza II) se váže na sekvenci promotorové oblasti, která se skládá z úseku 6-10 párů bází na 5 'konci genu, obvykle asi 35 párů bází..
Spojení RNA polymerázy vede k „otevření“ dvojité šroubovice DNA, které odděluje komplementární řetězce. Syntéza RNA začíná v místě známém jako „iniciační místo“ a probíhá ve směru 5'-3 ', tj. „Po proudu“ nebo zleva doprava (podle konvence).
Zahájení transkripce zprostředkované RNA polymerázami závisí na současné přítomnosti proteinových transkripčních faktorů známých jako obecné transkripční faktory, které přispívají k „umístění“ enzymu v promotorové oblasti.
Poté, co enzym začne polymerovat, je „vylučován“ jak z promotorové sekvence, tak z obecných transkripčních faktorů..
Vyskytuje se, když se RNA polymeráza „pohybuje“ podél sekvence DNA a přidává ribonukleotidy komplementární k řetězci DNA, který slouží jako „templát“ k rostoucí RNA. Když RNA polymeráza „prochází“ vláknem DNA, znovu se připojuje ke svému antisense vláknu.
Polymerace prováděná RNA polymerázou sestává z nukleofilních útoků kyslíku v poloze 3 'rostoucího řetězce RNA na fosfátový „alfa“ dalšího nukleotidového prekurzoru, který má být přidán, s následnou tvorbou fosfodiesterových vazeb a uvolněním pyrofosfátu molekula (PPi).
Sada složená z řetězce DNA, RNA polymerázy a rodícího se řetězce RNA je známá jako transkripční bublina nebo komplex..
K ukončení dochází, když polymeráza dosáhne terminační sekvence, která je logicky umístěna „downstream“ od místa iniciace transkripce. Když k tomu dojde, jak enzym, tak syntetizovaná RNA se „oddělí“ od transkribované sekvence DNA..
Terminační oblast normálně sestává ze sekvence DNA, která je schopná se „složit“ na sebe a vytvořit strukturu typu „vlásenky“. vlásenka).
Po ukončení je syntetizovaný řetězec RNA známý jako primární transkript, který se uvolňuje z transkripčního komplexu a poté může nebo nemusí být post-transkripčně zpracován (před případnou translací na protein) procesem zvaným „ stříhání a spojování “.
Protože prokaryotické buňky nemají jádro uzavřené v membráně, dochází k transkripci v cytosolu, konkrétně v „jaderné“ oblasti, kde je koncentrována chromozomální DNA (bakterie mají kruhový chromozom).
Tímto způsobem je zvýšení cytosolické koncentrace daného proteinu u prokaryot podstatně rychlejší než u eukaryot, protože transkripční a translační procesy probíhají ve stejném kompartmentu..
Prokaryotické organismy mají geny, které jsou velmi podobné eukaryotům: první také používají pro svou transkripci promotorové a regulační oblasti, ačkoli je důležitý rozdíl v tom, že promotorová oblast je často dostatečná k dosažení „silné“ exprese genů.
V tomto smyslu je důležité zmínit, že prokaryotické geny jsou obecně standardně vždy „zapnuté“..
Oblast promotoru je spojena s jinou oblastí, obvykle „proti proudu“, která je regulována molekulami represoru a je známá jako „oblast operátora“..
Rozdíl v transkripci mezi prokaryoty a eukaryoty spočívá v tom, že poselské RNA eukaryot jsou obvykle monocistronické, to znamená, že každá obsahuje informace syntetizující jeden protein, zatímco u prokaryot mohou být monocistronické nebo polycistronické, kde pouze jedna MRNA může obsahovat informace pro dva nebo více proteinů.
Je tedy dobře známo, že prokaryotické geny, které kódují například proteiny s podobnými metabolickými funkcemi, se nacházejí ve skupinách známých jako operony, které jsou současně transkribovány do jednokomolekulární formy messengerové RNA..
Prokaryotické geny jsou hustě zabalené, aniž by mezi nimi bylo mnoho nekódujících oblastí, takže jakmile jsou přepsány do lineárních molekul messengerové RNA, mohou být okamžitě převedeny na protein (eukaryotické mRNA často vyžadují další zpracování).
Prokaryotické organismy, jako jsou bakterie, například používají stejný enzym RNA polymerázy k transkripci všech svých genů, tj. Těch, které kódují ribozomální podjednotky a těch, které kódují různé buněčné proteiny.
V bakteriích E-coli RNA polymeráza je složena z 5 polypeptidových podjednotek, z nichž dvě jsou identické. Podjednotky α, α, β, β 'tvoří centrální část enzymu a shromažďují se a rozebírají se během každé transkripční události..
Α podjednotky jsou ty, které umožňují spojení mezi DNA a enzymem; β podjednotka se váže na trifosfátové ribonukleotidy, které budou polymerovány podle DNA templátu v rodící se molekule mRNA a β 'podjednotka se váže na uvedený templátový DNA řetězec.
Pátá podjednotka, známá jako σ podílí se na zahájení transkripce a je to, co propůjčuje specifičnost polymeráze.
Transkripce u prokaryot je velmi podobná transkripci u eukaryot (dělí se také na zahájení, prodloužení a ukončení), s určitými rozdíly, pokud jde o identitu promotorových oblastí a transkripčních faktorů nezbytných pro vykonávání vašich funkcí RNA polymerázou..
Ačkoli se promotorové oblasti mohou mezi různými prokaryotickými druhy lišit, existují dvě konzervativní „konsensuální“ sekvence, které lze snadno identifikovat v oblasti -10 (TATAAT) a v oblasti -35 (TTGACA) před kódující sekvencí..
Závisí to na podjednotce σ RNA polymerázy, protože zprostředkovává interakci mezi DNA a enzymem, takže je schopna rozpoznat promotorové sekvence. Iniciace končí, když se vytvoří některé abortivní transkripty asi 10 nukleotidů, které se uvolní.
Když je podjednotka σ oddělena od enzymu, začíná fáze prodloužení, která spočívá v syntéze molekuly mRNA ve směru 5'-3 '(přibližně 40 nukleotidů za sekundu).
Ukončení u prokaryot závisí na dvou různých typech signálů, může to být Rho-dependentní a Rho-nezávislý.
Rho-dependentní protein je řízen tímto proteinem, který „následuje“ polymerázu, protože postupuje v syntéze RNA, dokud tato nedosáhne sekvence bohaté na guaniny (G), zpomalí a přijde do styku s Rho proteinem. Disociuje se z DNA a mRNA.
Terminace nezávislá na Rho je řízena specifickými sekvencemi genu, obvykle bohatými na opakování guanin-cytosin (GC)..
Zatím žádné komentáře