Пояснення транскрипції! Функція, завдання, хвороби; Розлад
Транскрипція - це один із процесів експресії генів, тобто процес вираження інформації про ДНК та біомасу/клітини. Це відбувається у всіх еукаріотичних (клітини з реальним ядром) і прокаріотичних клітинах (клітини без реального ядра).
Що таке транскрипція?
Транскрипція стосується зчитування гена з ДНК та синтезу РНК для подальшого виробництва/перетворення в білок на рибосомах. Починається в ядрі еукаріотів і в цитоплазмі прокаріотів.
Транскрипція є першим кроком у експресії генів і, як правило, схожа на реплікацію ДНК. Під час процесу синтезується так звана рибонуклеїнова кислота (англ. Ribonucleic acid = РНК). Синтез залежить від ДНК, оскільки ген з неї зчитується.
У певну точку на ланцюзі ДНК фермент РНК-полімераза зв’язується і починає її змінювати, щоб вона могла утворити з нею зв’язок.
РНК-полімераза тепер блукає вздовж шматка для зчитування та копіює його через накопичення вільних шматочків РНК у клітинному ядрі. Це створює копію, яка складається не з ДНК (дезоксирибонуклеїнової кислоти), а з РНК (рибонуклеїнової кислоти).
Тепер за допомогою спеціальних процесів отримана мРНК/тРНК/рРНК відокремлюється і транспортується в цитоплазму через ядерну мембрану клітини. Тоді це трапляється:
- Судовий процес
- Зрощення
- Переклад
Іншими словами, для переробки мРНК/тРНК/рРНК на поліпептиди та білки.
Кроки транскрипції
Реплікація та транзакції
Pixabay/Clker-Free-Vector-Images
Різні етапи транскрипції
Транскрипція відбувається у кілька різних етапів.
- ініціація
- Подовження
- Припинення
Далі слід диференціальна транскрипція/диференціальна експресія гена.
Крок 1/ініціація
Коди - це так звані консенсусні послідовності, такі як Pribnow-Box, CAAT-Box або TATA-Box. Ці однакові та ідеалізовані базові послідовності забезпечують відповідне розпізнавання промоторів.
Промотор розпізнається шляхом спрямованої дифузії РНК-полімерази вздовж подвійної спіралі ДНК. Це призводить до електростатичних взаємодій та взаємодій між ферментом та донорами та акцепторами водню в ДНК.
Евкаотичні клітини розпізнають послідовності через певні білки, такі як TBP (білок, що зв'язує Tata-Box). Клітини прокаріотів розпізнають специфічні гени на основі сигма-фактора. Це частина бактеріальної РНК-полімерази голоферменту.
Після перших процесів розпізнавання фермент РНК-полімераза/комплекс сигма охоплює частину пар основ (від -50 до +20 пар основ/-50 означає, що ця ділянка - це 50 пар основ перед геном, що зчитується, до 20 пар основ позаду ген). Потім ця покрита частина розкручується і тепер утворює замкнутий комплекс, який переноситься на відкриту ділянку поза ядром клітини (в еукаріотів).
Крок 2/подовження
Тепер фермент РНК-полімераза, який зараз вступив у зв’язок з ДНК, рухається по ній у напрямку 5’3 ′. Це призводить до синтезу РНК на матричному ланцюзі (тобто прикріпленому ланцюгу). Тепер 17 пар основ ДНК у міхурі транскрипції (комплекс ДНК-РНК) відшаровуються. Це потім знову скручується. У цьому процесі РНК, яку зараз прочитали, відривається від ДНК.
Крок 3/припинення
Існує 2 типи припинення
Зчитування ДНК РНК-полімеразою відбувається до тих пір, поки фермент не зустріне термінаторну послідовність в ДНК, не припинить транскрипцію і не почне відокремлюватися.
Прокаріоти мають два різні типи припинення:
- Rho-залежне припинення
- Незалежне від Rho припинення
Фактор Rho - це білок, який зупиняє транскрипцію. Якщо бере участь фактор Rho, він зв'язується з комплексом ДНК-РНК і розмотує його, а потім розчиняє.
Якщо фактор Rho не бере участі, передбачається, що спеціальні послідовності на самій спіралі ДНК дуже слабо взаємодіють з РНК-полімеразою, і РНК відривається, коли вона зустрічає цю послідовність.
Про еукаріотичні термінатори відомо мало.
Крок 4 (диференціальний)
4-й етап/диференціальна транскрипція/диференціальна експресія гена:
Клітини організму, як правило, не всі однакові, навіть якщо вони мають однакову структурну структуру. Вони різняться за своїм характером та основними цілями. Але що саме призводить до цієї різної природи?
Ті самі клітини і гени не транскрибуються постійно. Транскрипція контролюється. Фактори транскрипції (ДНК-зв’язуючий білок), глушники (послідовності генів, що інгібують транскрипцію) та енхансери (мотиви регуляторної послідовності в промоторах), крім іншого, контролюють транскрипцію. Прокаріоти мають різні фактори сигми для контролю.
Функції та завдання
Транскрипція та трансляція - це процеси в клітинах, які забезпечують отримання інформації про ДНК. Інформація зберігається на ДНК. Там вони знаходяться у формі нуклеобаз. Три основи завжди означають одну амінокислоту. Ці триплети називаються кодонами.
Після синтезу «копія» повертається до ядра клітини і розщеплюється на окремі її частини. Він переробляється і може бути зроблений новою копією. Ці копії, які також називають матрицями, використовуються клітиною лише один раз, а потім повторно переробляються.
Отже, транскрипція є елементарним компонентом або передумовою біосинтезу білка в клітинах. Оскільки, незалежно від того, для чого клітині потрібні нові білки, будь то для побудови нових клітин або частин мембрани або для активації певних процесів, відповідну частину ДНК потрібно завжди читати спочатку, щоб потім можна було синтезувати необхідні білки.
Інформація про ДНК може формуватися лише завдяки транскрипції. Це гарантує, що необхідна частина плану будівництва потрапляє туди, де потім може бути оброблена далі. Тож врешті-решт може бути створений білок.
Але перед тим, як білок буде створений, копія повинна бути спочатку оброблена, тобто надалі оброблена. Перші стенограми все ще містять інтрони, втручаючись в некодовані послідовності, які видаляються під час зрощування. Це залишає лише екзони, тобто закодовані шматки.
Залежно від живої істоти
Функції та завдання транскрипції у різних живих істот
Живі істоти поділяються на три групи. Археї, бактерії та еукаріоти.
Загалом, транскрипція використовується у всіх живих істот та організмів для копіювання/зчитування частини ДНК або РНК (у деяких вірусів) та передачі цієї інформації. Але процес читання відбувається по-різному і контролюється різними факторами.
У всіх еукаріотичних істот, яких можна назвати складними, починаючи з цвіркуна, від плазунів до ссавців, виявляється через Транскрипція в ядрі, відбувається початок синтезу білка. Те саме стосується багатьох простих живих істот, таких як прокаріоти/клітинні живі істоти. У них транскрипція контролюється великою кількістю ферментів, кодонів, таких як промотори або їх підсилювачі, глушники та інші фактори транскрипції.
В археальна транскрипція, тобто транскрипція в археях (первинні бактерії), проте транскрипція зумовлена лише двома факторами транскрипції/ініціації. Отже, це менш складний та оригінальний тип транскрипції.
транскрипція бактерій це лише завдяки ферменту РНК-полімерази. Так трохи простіше.
Транскрипція вірусів іноді відрізняється від транскрипції інших клітин. Оскільки деякі віруси мають лише РНК, а не повний геном ДНК. Однак це може бути a зворотна транскрипція відбуваються. Тут мРНК зчитується на попередній стадії ДНК, а фермент зворотної транскриптази виробляє ДНК із прочитаної мРНК.
Хвороби та розлади
Хвороби та порушення транскрипції
Оскільки транскрипція є процесом, вона може бути порушена і спричинити помилки. Якщо РНК-полімераза копіює частину ланцюга ДНК, може статися, що будь-яка частина ДНК не скопійована або скопійована неправильно.
Але, незважаючи на суворий контроль у цих процесах, тут теж трапляються помилки. Приблизно кожен тисячний скопійований кодон ДНК (мРНК) є дефектним. Згодом під час синтезу білка виробляється білок, який або взагалі не функціонує, або функціонує лише обмежено.
Навіть у тому випадку, якщо цей дефектний білок встигає потрапити в систему організму, це виняткова помилка. Оскільки, хоча рівень помилок у процесах копіювання високий, більшість із них помічають/виявляють та виправляють.
Навіть якщо цього не відбувається, це просто єдиний несправний білок. Тільки мутація гена або цілого геному, тобто шаблон для копій, може викликати захворювання та скарги в довгостроковій перспективі. Тому що таким чином і без того неправильний ген буде скопійовано та продубльовано під час транскрипції. Під час транскрипції РНК-полімераза перевіряє зроблену копію, але не шаблон.
Помилка транскрипції
Для біологічного організму надзвичайно важливо, щоб ДНК була правильно присутньою та правильно скопійована. З цієї причини під час біосинтезу білка завжди робиться лише одна копія як мРНК. Це іноді трапляється до тисяч разів, залежно від того, як часто організм потребує білка, але він ніколи не копіюється з копії.
Віруси гепатиту також використовують транскрипцію
Кожна копія використовується лише один раз, а потім переробляється. Це також є своєрідним захисним механізмом організму, який хоче уникнути помилок у копіях та синтезах, і це також є причиною того, що рідко трапляються великі пошкодження або наслідки помилки транскрипції.
Приклад захворювання, спричиненого транскрипцією, можна пояснити за допомогою зворотної транскриптази. Ці ферменти перетворюють РНК в ДНК, або вони обробляють РНК таким чином, що створюється ДНК.
Зворотна транскриптаза (RT) була вперше виявлена в таких ретровірусах, як ВІЛ. Оскільки ретровіруси не мають ДНК, а лише РНК, вони використовують ці ферменти для розподілу та розмноження свого геному в своєму хазяїні.
Але не тільки ретровіруси використовують транскрипцію та фермент RT для розмноження. Такі механізми використовують і такі віруси ДНК, як вірус гепатиту В і каулімовірус.
Зворотна транскрипція забезпечує розмноження вірусів та призводить до таких захворювань, як СНІД або гепатит В.
Часті запитання та відповіді
Нижче ми відповідаємо на поширені запитання щодо транскрипції.
У чому різниця між транскрипцією та реплікацією?
У той час як при транскрипції, на відміну від реплікації, копіюється лише невелика частина ДНК, при реплікації створюється копія всього генетичного матеріалу.
Під час транскрипції створюється копія гена для синтезу білка, копія/мРНК залишає ядро клітини. Під час реплікації повна скопійована ДНК залишається в ядрі клітини.
Як називаються три стадії транскрипції?
- ініціація,
- Подовження,
- Припинення.
Чим відрізняється транскрипція прокаріотів та еукаріотів?
По-перше, у прокаріотів лише один фермент РНК-полімерази відповідає за зчитування ДНК, в еукаріотів є різні типи РНК-полімерази. Контроль самої транскрипції та її швидкості також є набагато складнішим у еукаріотів.
Після транскрипції мРНК залишає ядро еукаріотів. У прокаріотів, які не мають ядра, мРНК залишається в цитоплазмі.