transkripcie

Proces transkripcie V biológii zahŕňa proces replikácie časti reťazca DNA na vlákno messenger RNA (mRNA). MRNA potom obsahuje sekvenciu nukleovej bázy, ktorá je komplementárna k časti DNA. Následná transkripcia sa uskutočňuje vo všetkých eukaryotoch, vrátane ľudí, v bunkovom jadre, zatiaľ čo následná translácia, translácia mRNA na špecifický proteín v cytoplazme, sa uskutočňuje na ribozómoch.

Čo je to prepis?

Proces transkripcie je prvým stupňom premeny genetickej informácie na proteíny, na rozdiel od replikácie nejde o vytvorenie kópie celého genómu, ale vždy iba o určité časti reťazca DNA.

V určitej časti reťazca DNA sa väzba na jej komplementárne čiastkové vlákno v dvojzávitnici najskôr rozruší prerušením vodíkových väzieb. Pridanie voľných nukleotidov RNA do oblasti, ktorá sa má kopírovať, vytvára nový komplementárny úsek, ktorý však pozostáva z ribonukleových kyselín a nie deoxyribonukleových kyselín ako v DNA.

Výsledný segment RNA je prakticky pracovnou kópiou segmentu DNA a nazýva sa messenger RNA (mRNA). MRNA, ktorá vzniká v bunkovom jadre, sa oddeľuje od DNA a je transportovaná cez membránu bunkového jadra do cytosolu, kde dôjde k translácii, k premene kodónov RNA na zodpovedajúcu aminokyselinovú sekvenciu, t. J. Syntézu proteínu.

Sekvencia troch (tripletov) nukleobáz na mRNA, nazývaných kodón, určuje vždy jednu aminokyselinu. V súlade so sekvenciou kodónov mRNA sú zodpovedajúce aminokyseliny zostavené do polypeptidov a proteínov prostredníctvom peptidových väzieb.

Funkcia a úloha

V biológii transkripcia plní prvý z dvoch hlavných procesov, ktoré prevádzajú genetickú informáciu, ktorá je prítomná ako sekvencie DNA nukleobáz, na syntézu proteínov. Genetická informácia pozostáva zo sekvencií troch tzv. Trojíc alebo kodónov, z ktorých každá predstavuje aminokyselinu, pričom niektoré aminokyseliny môžu byť definované aj rôznymi kodónmi.

Funkcia transkripcie spočíva v produkcii vlákna mRNA, ktorého nukleové bázy - v tomto prípade ribonukleové bázy a nie deoxyribonukleové bázy - zodpovedajú komplementárnemu vzoru exprimovaného segmentu DNA. Vytvorená mRNA teda zodpovedá určitému negatívnemu templátu exprimovaného génového segmentu, ktorý sa môže použiť na jednorazovú syntézu kódovaného proteínu a potom sa znova recykluje.

Druhým hlavným procesom na konverziu genetickej informácie na špecifické proteíny je translácia, v priebehu ktorej sa aminokyseliny naviažu podľa kódovania mRNA za vzniku proteínov a peptidicky sa navzájom spájajú.

Transkripcia umožňuje, aby sa genetická informácia čítala selektívne a transportovala vo forme komplementárnych kópií z bunkového jadra do cytosolu a nezávisle od zodpovedajúceho segmentu DNA tvorila proteíny.

Jednou z výhod transkripcie je to, že časti jediného reťazca DNA môžu byť exprimované na produkciu mRNA bez toho, aby celý gén musel byť vystavený konštantným fyziologickým zmenám, a tým riskoval mutáciu alebo inú zmenu svojich vlastností.

Ďalšou výhodou transkripcie je tzv. Zostrih a ďalšie typy spracovania mRNA. Proces zostrihu najskôr zbaví mRNA z takzvaných intrónov, z nefunkčných kodónov, ktoré nekódujú aminokyseliny. Ďalej môžu byť adenínové nukleotidy naviazané na mRNA pomocou enzýmu poly (A) polymerázy.

U ľudí, rovnako ako u iných cicavcov, pozostáva tento prívesok, nazývaný poly (A) chvost, asi 250 nukleotidov. Poly (A) chvost sa skracuje so zvyšujúcim sa vekom molekuly mRNA a určuje jej biologický polčas. Aj keď nie všetky funkcie a úlohy poly (A) chvosta sú dostatočne dobre známe, zdá sa prinajmenšom isté, že chráni molekulu mRNA pred degradáciou a zlepšuje prevoditeľnosť (translatibilitu) na proteín.

Choroby a choroby

Podobne ako pri delení buniek, kde sa môžu vyskytnúť chyby v replikácii genómu, najbežnejším problémom súvisiacim s transkripciou je „chyba kopírovania“. Počas syntézy mRNA sa zabudne buď kodón, alebo sa pre určitý kodón DNA vytvorí nesprávny kodón mRNA.

Odhaduje sa, že takáto chyba kopírovania sa vyskytuje približne v každej 1 000. kópii. V obidvoch prípadoch sa syntetizuje proteín, ktorý integruje nezamýšľanú aminokyselinu aspoň na jednom mieste. Spektrum účinkov sa pohybuje od „neznateľných“ po úplné zlyhanie syntetizovaného proteínu.

Ak dôjde k génovej mutácii počas replikácie alebo v dôsledku iných okolností, mutovaná sekvencia nukleobáz je transkribovaná, pretože proces transkripcie nezahŕňa ani kontrolu správnosti kodónov.

Telo má však silný mechanizmus opravy DNA, v ktorom sa u ľudí podieľa viac ako 100 génov. Mechanizmus pozostáva zo sofistikovaného systému okamžitej opravy génovej mutácie alebo nahradenia poškodenej sekvencie nukleovej bázy alebo z minimalizovania účinkov, ak sú eliminované predchádzajúce dve možnosti.

Skutočnosť, že transkripcia prebieha bez predchádzajúceho testovania génov, nesie riziko, že transkripcia sa môže podieľať aj na šírení vírusov, ak vírusy vstreknú svoju vlastnú DNA do hostiteľskej bunky a spôsobia, že hostiteľská bunka vytvorí genóm. vírusov alebo ich častí replikáciou alebo transkripciou. Tieto môžu následne vyvolať zodpovedajúcu chorobu. V zásade to platí pre všetky typy vírusov.