Átírás magyarázva! Funkció, feladat, betegségek; Rendellenesség
A transzkripció a génexpresszió egyik folyamata, vagyis annak a folyamata, ahogyan az információ kifejeződik a DNS-en és a biomasszán/sejteken. Minden eukarióta (valódi maggal rendelkező sejt) és prokarióta sejtben (valódi mag nélküli sejtekben) zajlik.
Mi az átírás?
A transzkripció egy gén leolvasását jelenti a DNS-ből és az RNS szintézisére a riboszómák későbbi termelésére/fehérjévé történő átalakítására. Az eukarióták magjában és a prokarióták citoplazmájában kezdődik.
A transzkripció a génexpresszió első lépése, és általában hasonló a DNS-replikációhoz. A folyamat során szintetizálódik az úgynevezett ribonukleinsav (angolul: ribonukleinsav = RNS). A szintézis a DNS-től függ, mivel egy gént kiolvasnak belőle.
A DNS-szál egy meghatározott pontján az RNS-polimeráz enzim megkötődik és elkezdi megváltoztatni, hogy kapcsolatot teremthessen vele.
Most az RNS-polimeráz vándorol az olvasandó rész mentén, és szabad RNS-darabok a sejtmagba történő rögzítésével másolja. Ez egy olyan másolatot hoz létre, amely nem DNS-ből (dezoxiribonukleinsav), hanem RNS-ből (ribonukleinsav) áll.
Most, speciális folyamatok révén, a keletkező mRNS/tRNS/rRNS leválik és a sejtmag membránján keresztül a citoplazmába kerül. Ott aztán megtörténik:
- Pereskedés
- Csatlakozás
- Fordítás
Más szavakkal, az mRNS/tRNS/rRNS polipeptidekké és fehérjékké történő feldolgozásához.
Az átírás lépései
Replikáció és tranzakció
Pixabay/Clker-Free-Vector-Images
Az átírás különböző lépései
Az átírás több különböző lépésben történik.
- megindítás, inicializálás
- Megnyúlás
- Megszüntetés
Ezt követi a differenciális transzkripció/differenciális gén expresszió.
1. lépés/beavatás
A kódok úgynevezett konszenzus szekvenciák, például Pribnow-Box, CAAT-Box vagy TATA-Box. Ezek az azonos és idealizált bázisszekvenciák biztosítják a promóterek megfelelő felismerését.
A promotert az RNS-polimeráz irányított diffúziója ismeri fel a DNS kettős spirál mentén. Ez elektrosztatikus kölcsönhatásokhoz és kölcsönhatásokhoz vezet az enzim és a DNS-ben lévő hidrogéndonorok és akceptorok között.
Az eukayotikus sejtek bizonyos fehérjék, például a TBP (a Tata-boxot megkötő fehérje) révén ismerik fel a szekvenciákat. A prokarióta sejtek a szigma faktor alapján ismerik fel a specifikus géneket. Ez a bakteriális RNS polimeráz holoenzim része.
Az első felismerési folyamatok után az RNS-polimeráz enzim/a sigma-komplex lefedi a bázispárok egy részét (-50 és +20 bázispár/az -50 azt jelenti, hogy ez a szakasz 50 bázispár az olvasandó gén előtt, legfeljebb 20 bázispár mögött a gén). Ez a fedett rész ekkor megcsavarodik, és most egy zárt komplexet alkot, amely a sejtmagon kívüli nyílt területre kerül (eukariótákban).
2. lépés/megnyúlás
Most az RNS-polimeráz enzim, amely most kapcsolatba lépett a DNS-sel, 5'3 'irányban mozog rajta. Ez RNS szintézishez vezet a mátrixszálon (azaz a szál kapcsolódik). A transzkripciós buborékban (DNS-RNS komplex) a DNS 17 bázispárja leválik. Ez aztán újra megfordul. E folyamat során a most leolvasott RNS leválik a DNS-ről.
3. lépés/felmondás
Kétféle felmondás létezik
A DNS leolvasása az RNS polimeráz által addig megy végbe, amíg az enzim egy terminátor szekvenciával találkozik a DNS-ben, leállítja a transzkripciót és elkezd leválni.
A prokarióták kétféle típusú megszüntetéssel rendelkeznek:
- Rho-függő felmondás
- Rho-független felmondás
A Rho faktor egy fehérje, amely megállítja a transzkripciót. Ha részt vesz az Rho-faktor, akkor kötődik a DNS-RNS-komplexhez, és kikapcsolja, majd feloldja.
Ha nincs benne az Rho-faktor, akkor feltételezzük, hogy a DNS-spirál speciális szekvenciái csak nagyon gyengén hatnak egymással az RNS-polimerázzal, és ezért az RNS leválik, amikor találkozik ezzel a szekvenciával.
Kevéssé ismert az eukarióta terminátorokról.
4. lépés (diffirenciális)
4. lépés/differenciális transzkripció/differenciális gén expresszió:
Egy szervezet sejtjei általában nem egyformák, még akkor sem, ha szerkezeti felépítésük azonos. Természetükben és elsődleges céljaikban különböznek egymástól. De mi vezet pontosan ehhez a különböző természethez?
Ugyanazok a sejtek és gének nincsenek állandóan átírva. Az átírás ellenőrzött. A transzkripciós faktorok (DNS-kötő fehérje), a hangtompítók (a transzkripciót gátló génszekvenciák) és a fokozók (a promoterek szabályozó szekvencia motívumai) szabályozzák a transzkripciót, többek között. A prokarióták különböző szigma faktorokkal rendelkeznek a kontroll érdekében.
Funkciók és feladatok
A transzkripció és a transzláció azok a folyamatok a sejtekben, amelyek biztosítják az információk DNS-en történő végrehajtását. Az információkat a DNS tárolja. Ott vannak nukleobázisok formájában. Három bázis mindig egy aminosavat jelent. Ezeket a hármasokat kodonoknak nevezzük.
A szintézis után a „másolatot” visszavezetik a sejtmagba, és az egyes részekre bontják. Újrahasznosított és új másolat készíthető. Ezeket a mátrixoknak is nevezett példányokat a sejt csak egyszer használja fel, majd újrahasznosítja.
A transzkripció tehát elemi komponens vagy előfeltétele a fehérjék bioszintézisének a sejtekben. Mivel függetlenül attól, hogy mire van szüksége egy sejtnek új fehérjékre, legyen szó új sejtek vagy membránrészek felépítéséről vagy bizonyos folyamatok aktiválásáról, mindig először a DNS megfelelő részét kell elolvasni, hogy azután a szükséges fehérjék szintetizálódjanak.
Az információ csak a transzkripció révén formálódhat a DNS-en. Biztosítja, hogy a kiviteli terv szükséges része odaérjen, ahol aztán tovább feldolgozható. Így létrejöhet egy fehérje a végén.
De a fehérje létrejötte előtt a másolatot először fel kell dolgozni, vagyis tovább kell feldolgozni. Az első átírások még mindig tartalmaznak intronokat, közbeiktatott, nem kódolt szekvenciákat, amelyeket eltávolítanak a splicelés során. Ez csak exonokat, azaz a kódolt darabokat hagy maga után.
Az élőlénytől függően
A transzkripció funkciói és feladatai különböző élőlényekben
Az élőlények három csoportra oszthatók. Archeák, baktériumok és eukarióták.
A transzkripciót általában minden élőlényben és organizmusban használják a DNS vagy RNS egy részének másolására/beolvasására (egyes vírusokban) és ezen információk továbbítására. De az olvasás folyamata másként zajlik, és különböző tényezők vezérlik.
Minden komplexnek nevezhető eukarióta lényben, kezdve a tücsöktől, a hüllőkön át az emlősökig, Átírás a magban, a fehérjeszintézis kezdete megtörténik. Ugyanez vonatkozik sok egyszerűbb élőlényre, például prokariótákra/sejtes élőlényekre. Bennük a transzkripciót számos enzim, kodon, például promoterek vagy ezek fokozói, hangtompítók és egyéb transzkripciós faktorok szabályozzák.
Ban,-ben archeális átírás, azaz a transzkripció archeákban (ősbaktériumok), a transzkripció csak két transzkripciós/iniciációs tényezőnek köszönhető. Tehát ez egy kevésbé összetett és eredetibb típusú átírás.
A baktérium transzkripció csak egy RNS-polimeráz enzimnek köszönhető. Tehát egy kicsit könnyebb.
A vírusok átírása néha eltér a többi sejtétől. Mivel egyes vírusok csak RNS-sel rendelkeznek, és nem teljes DNS-genommal. Lehet azonban a fordított átírás előfordul. Itt az mRNS-t egy előzetes DNS-szakaszon keresztül olvassák le, és az enzim reverz transzkriptáz ezután egy DNS-t állít elő az olvasott mRNS-ből.
Betegségek és rendellenességek
A transzkripció betegségei és rendellenességei
Mivel az átírás egy folyamat, megszakadhat és hibákat okozhat. Ha az RNS-polimeráz másolja a DNS-szál egy részét, előfordulhat, hogy a DNS egyik részét sem másolják, vagy helytelenül másolják.
De e folyamatok szigorú ellenőrzése ellenére itt is történnek hibák. Körülbelül minden ezredik másolt DNS-kodon (mRNS) hibás. A fehérje bioszintézissel kapcsolatban olyan fehérje termelődik, amely vagy egyáltalán nem, vagy csak korlátozott mértékben működik.
Még abban az esetben is, ha ennek a hibás fehérjének sikerül bejutnia a szervezet rendszerébe, ez kivételes hiba. Mert bár a másolási folyamatokban a hibaarány magas, a legtöbbjüket észreveszik/felfedezik és kijavítják.
Ha nem is történik meg, akkor csak egyetlen hibás fehérje. Csak egy gén vagy a teljes genom mutációja, vagyis a másolatok sablonja okozhat betegségeket és panaszokat hosszú távon. Mert ily módon az amúgy is rossz gént átmásolják és megkettőzik a transzkripció során. Az átírás során az RNS-polimeráz ellenőrzi az elkészített másolatot, de a sablont nem.
Átírási hiba
Egy biológiai organizmus számára rendkívül fontos, hogy a DNS helyesen jelen legyen és helyesen másolja is. Ezért a fehérje bioszintézis során mindig csak egy példány készül mRNS-ként. Ez néha akár több ezerszer is előfordul, attól függően, hogy a testnek milyen gyakran van szüksége a fehérjére, de soha nem másolja le a másolatról.
A hepatitis vírusok transzkripciót is alkalmaznak
Minden példányt csak egyszer használnak fel, majd újrafeldolgozzák. Ez a szervezet egyfajta védőmechanizmusát is jelenti, amely el akarja kerülni a másolatok és a szintézisek hibáit, és ez az oka annak is, hogy a transzkripciós hiba jelentős károsodása vagy hatása ritkán fordul elő.
A transzkripció által okozott betegségre példa magyarázható reverz transzkriptáz alkalmazásával. Ezek az enzimek átalakítják az RNS-t DNS-be, vagy az RNS-t úgy dolgozzák fel, hogy a DNS létrejöjjön.
A reverz transzkriptázt (RT) először olyan retrovírusokban fedezték fel, mint a HIV. Mivel a retrovírusok nem rendelkeznek DNS-sel, csak RNS-sel rendelkeznek, ezeket az enzimeket használják genomjuk szétosztására és szaporítására a gazdaszervezetben.
De nemcsak a retrovírusok használják a transzkripciót és az RT enzimet a szaporodáshoz. A növényekben található DNS-vírusok, például a hepatitis B vírus és a caulimovírus is ezeket a mechanizmusokat használják.
A fordított transzkripció biztosítja a vírusok szaporodását és olyan betegségekhez vezetnek, mint az AIDS vagy a hepatitis B.
Gyakran feltett kérdések és válaszok
Az alábbiakban válaszolunk a transzkripcióval kapcsolatos gyakran feltett kérdésekre.
Mi a különbség a transzkripció és a replikáció között?
Míg a transzkripcióval, szemben a replikációval, a DNS-nek csak egy kis része másolódik, a replikációval a teljes genetikai anyag másolata jön létre.
A transzkripció során létrejön egy gén másolata a fehérjeszintézishez, és a kópia/mRNS elhagyja a sejtmagot. A replikáció során a teljes lemásolt DNS a sejtmagban marad.
Hogyan nevezzük a transzkripció három szakaszát?
- megindítás, inicializálás,
- Megnyúlás,
- Megszüntetés.
Hogyan különbözik a transzkripció a prokarióták és az eukarióták között?
Először is, a prokariótákban az RNS-polimeráznak csak egy enzime felelős a DNS leolvasásáért, az eukariótákban különböző típusú RNS-polimerázok léteznek. Maga a transzkripció és annak sebessége is sokkal bonyolultabb az eukariótákban.
A transzkripció után az mRNS elhagyja az eukarióták magját. Azokban a prokariótákban, amelyek nem rendelkeznek maggal, az mRNS a citoplazmában marad.