Транскрипција Објаснето! Функција, задача, болести; Нарушување
Транскрипцијата е еден од процесите на изразување на гени, т.е. процес како се изразуваат информациите за ДНК и биомаса/клетки. Се одвива во сите еукариотски (клетки со вистинско јадро) и прокариотски клетки (клетки без вистинско јадро).
Која е транскрипцијата?
Транскрипцијата се однесува на читање на ген од ДНК и синтеза на РНК за подоцнежно производство/претворање во протеин на рибозомите. Започнува во јадрото на еукариотите и во цитоплазмата на прокариотите.
Транскрипцијата е првиот чекор во изразувањето на гените и генерално е слична на репликацијата на ДНК. За време на процесот се синтетизира таканаречената рибонуклеинска киселина (англиски: рибонуклеинска киселина = РНК). Синтезата зависи од ДНК, бидејќи од него се чита ген.
На одредена точка на ДНК-влакното, ензимот РНК полимераза се врзува и почнува да го менува така што може да формира врска со него.
Сега РНК полимеразата мигрира по делот што треба да се прочита и го копира со приложување на слободни парчиња РНК во клеточното јадро. Ова создава копија што не се состои од ДНК (деоксирибонуклеинска киселина), туку од РНК (рибонуклеинска киселина).
Сега, преку специјални процеси, добиената mRNA/tRNA/rRNA се одвојува и се транспортира во цитоплазмата преку клеточната нуклеарна мембрана. Таму се случува:
- Парница
- Спојување
- Превод
Со други зборови, за обработка на mRNA/tRNA/rRNA во полипептиди и протеини.
Чекори на транскрипција
Репликација и трансакција
Слични-векторски-слики на Pixabay/Clker
Различните чекори на транскрипција
Препишувањето се одвива во неколку различни чекори.
- иницијација
- Издолжување
- Престанок
Ова е проследено со диференцијална експресија на транскрипција/диференцијален ген.
Чекор 1/иницијација
Кодовите се таканаречени консензусни секвенци како што се Pribnow-Box, CAAT-Box или TATA-Box. Овие идентични и идеализирани основни секвенци обезбедуваат соодветно препознавање на промоторите.
Промоторот се препознава со насочена дифузија на РНК полимераза долж ДНК двоен спикс. Ова доведува до електростатски интеракции и интеракции помеѓу донаторите и приемниците на ензимот и водородот во ДНК.
Еукајотичните клетки ги препознаваат низите преку одредени протеини како што се TBP (врзувачкиот протеин Tata-Box). Прокариотските клетки ги препознаваат специфичните гени врз основа на факторот сигма. Ова е дел од бактерискиот РНК полимераза холоензим.
По првите процеси на препознавање, ензимот РНК полимераза/комплексот сигма опфаќа дел од основните парови (-50 до +20 основни парови/-50 значи дека овој дел е 50 базни парови пред генот што треба да се прочита, до 20 базни парови позади генот). Овој покриен дел тогаш не се одвртува и сега формира затворен комплекс, кој се пренесува на отворен простор надвор од клеточното јадро (во еукариоти).
Чекор 2/издолжување
Сега ензимот РНК полимераза, кој сега влезе во врска со ДНК, се движи по неа во насока 5’3. Ова доведува до синтеза на РНК на низата матрица (т.е. прицврстената низа). Сега 17 базни парови на ДНК во меурот за транскрипција (ДНК-РНК комплекс) се одвојуваат. Ова потоа повторно се извртува. Во овој процес, РНК што сега е прочитана е одделен од ДНК.
Чекор 3/прекинување
Постојат 2 вида на раскинување
Читањето на ДНК од страна на РНК полимеразата се одвива сè додека ензимот не се сретне со секвентна секвенца на ДНК, ја запре транскрипцијата и не започне да се одвојува.
Прокариотите имаат два различни вида на раскинување:
- Престанок зависен од Rho
- Ро-независно раскинување
Факторот Rho е протеин кој ја запира транскрипцијата. Ако е вклучен факторот Rho, тој се врзува за ДНК-РНК комплексот и го одмотува и потоа го раствора.
Ако не е вклучен факторот Rho, се претпоставува дека специјалните низи на самата ДНК спирала комуницираат многу слабо со РНК полимеразата и затоа РНК се одвојува кога ќе се сретне со оваа низа.
За еукариотските терминатори малку се знае.
Чекор 4 (диференцијал)
Изразување на 4-от чекор/диференцијална транскрипција/диференцијален ген:
Клетките на организмот обично не се сите исти, дури и ако имаат иста структурна структура. Тие се разликуваат по својата природа и нивните примарни цели. Но, што точно води кон оваа поинаква природа?
Истите клетки и гени не се трајно транскрибирани. Транскрипцијата е контролирана. Факторите на транскрипција (протеин што врзува ДНК), придушувачите на звук (генски низи кои ја инхибираат транскрипцијата) и засилувачите (мотиви на регулаторната низа во промоторите), меѓу другото, ја контролираат транскрипцијата. Прокариотите имаат различни фактори на сигма за контрола.
Функции и задачи
Транскрипцијата и преводот се процеси во клетките кои обезбедуваат информации да се вршат на ДНК. Информациите се чуваат на ДНК. Таму тие се во форма на нуклеобази. Три бази секогаш се залагаат за една аминокиселина. Овие тројки се нарекуваат кодони.
После синтезата, „копијата“ се враќа во клеточното јадро и се распаѓа на нејзините одделни делови. Се рециклира и може да се направи нова копија. Овие копии, кои се нарекуваат и матрици, ќелијата ги користи само еднаш, а потоа повторно ги рециклира.
Транскрипцијата е основна компонента или предуслов за биосинтеза на протеините во клетките. Бидејќи, без оглед на што и требаат на клетката нови протеини, било да е тоа за изградба на нови клетки или мембрански делови или за активирање на одредени процеси, соодветниот дел од ДНК секогаш мора прво да се прочита за да може потоа да се синтетизираат потребните протеини.
Само преку транскрипцијата, информациите можат да се обликуваат на ДНК. Осигурува потребниот дел од планот за градба да стигне таму, каде што потоа може понатаму да се обработува. Значи, на крајот може да се создаде протеин.
Но, пред да се создаде протеинот, копијата прво мора да се обработи, т.е. понатаму да се обработи. Првите транскрипти сè уште содржат интрони, кои интервенираат на некодирани секвенци што се отстрануваат при спојување. Ова остава само егзони, т.е. кодирани парчиња.
Во зависност од живото суштество
Функции и задачи на транскрипција кај различни живи суштества
Lивите суштества се поделени во три групи. Археи, бактерии и еукариоти.
Општо, транскрипцијата се користи кај сите живи суштества и организми за копирање/читање на дел од ДНК или РНК (кај некои вируси) и проследување на овие информации. Но, процесот на читање се одвива поинаку и е контролиран од различни фактори.
Кај сите еукариотски суштества што можат да се наречат комплексни, почнувајќи од крикет, преку влекачи до цицачи, пронајдени преку Транскрипција во јадрото, започнува синтезата на протеините. Истото важи и за многу поедноставни живи суштества како што се прокариоти/клеточни живи суштества. Во нив, транскрипцијата е контролирана од голем број ензими, кодони како што се промотори или нивни засилувачи, придушувачи и други фактори на транскрипција.
Во археална транскрипција, т.е. транскрипцијата во археа (исконски бактерии), транскрипцијата е предизвикана само од два фактори на транскрипција/иницијација. Значи, тоа е помалку сложен и пооригинален вид на транскрипција.
На транскрипција на бактерии тоа се должи само на ензимот на РНК полимераза. Значи малку полесно.
Транскрипцијата на вируси понекогаш работи поинаку отколку со другите клетки. Бидејќи некои вируси имаат само РНК, а не и комплетен ДНК геном. Сепак, тоа може да биде а обратна транскрипција се јавуваат. Тука mRNA се чита преку прелиминарна фаза на ДНК, а ензимот реверзна транскриптаза потоа произведува ДНК од прочитаната mRNA.
Болести и нарушувања
Болести и нарушувања на транскрипцијата
Бидејќи транскрипцијата е процес, може да се наруши и да предизвика грешки. Ако РНК полимеразата копира дел од ДНК-влакното, може да се случи или дел од ДНК да не биде копиран или погрешно да се копира.
Но, и покрај строгите контроли во овие процеси, грешките се случуваат и овде. Околу секој илјадити копиран кодон на ДНК (mRNA) е неисправен. Во врска со биосинтезата на протеините, се произведува протеин кој или воопшто не функционира или функционира само во ограничена мерка.
Дури и во случај овој неисправен протеин да успее да влезе во системот на организмот, ова е исклучителна грешка. Бидејќи иако стапката на грешка во процесите на копирање е висока, повеќето од нив се забележуваат/откриваат и корегираат.
Дури и да не се случи, тоа е едноставно единствена неисправни протеини. Само мутација на ген или на целиот геном, т.е. шаблонот за копии, ќе предизвика болести и поплаки на долг рок. Бидејќи на овој начин, веќе погрешниот ген би бил копиран и удвоен за време на транскрипцијата. За време на транскрипцијата, РНК полимеразата ја проверува копијата што ја направила, но не и шаблонот.
Грешка во транскрипција
За биолошки организам е од најголемо значење ДНК да биде правилно присутна и исто така правилно да се копира. Поради оваа причина, секогаш се прави само една копија како mRNA за време на биосинтезата на протеините. Ова понекогаш се случува до илјадници пати, во зависност од тоа колку често на телото му треба протеинот, но тој никогаш не се копира од копијата.
Вирусите на хепатитис користат и транскрипција
Секоја копија се користи само еднаш, а потоа се рециклира. Ова исто така претставува еден вид заштитен механизам на организмот, кој сака да избегне грешки во копии и синтези и тоа е исто така причина што ретко се јавува голема штета или ефекти од грешка во транскрипцијата.
Пример за болест предизвикана од транскрипција може да се објасни со употреба на обратна транскриптаза. Овие ензими ја претвораат РНК во ДНК или ја обработуваат РНК на таков начин што се создава ДНК.
Обратна транскриптаза (РТ) најпрво е откриена во ретровируси како што е ХИВ. Бидејќи ретровирусите немаат ДНК, само РНК, тие ги користат овие ензими за дистрибуција и размножување на нивниот геном во нивниот домаќин.
Но, не само што ретровирусите користат транскрипција и РТ ензим за размножување. ДНК вирусите како што се вирусот хепатитис Б и каулимовисот, кои се наоѓаат во растенијата, исто така ги користат овие механизми.
Обратната транскрипција гарантира дека вирусите се размножуваат и доведуваат до болести како што се СИДА или хепатитис Б.
Најчесто поставувани прашања и одговори
Подолу одговараме на најчесто поставуваните прашања во врска со транскрипцијата.
Која е разликата помеѓу транскрипцијата и репликацијата?
Додека со транскрипција, за разлика од репликацијата, се копира само мал дел од ДНК, со репликација се создава копија од целиот генетски материјал.
За време на транскрипцијата, се создава копија на ген за биосинтеза на протеини; копијата/mRNA го напушта клеточното јадро. За време на репликацијата, целосната копирана ДНК останува во клеточното јадро.
Како се нарекуваат трите фази на транскрипција?
- иницијација,
- Издолжување,
- Престанок.
Како транскрипцијата се разликува помеѓу прокариотите и еукариотите?
Прво, кај прокариотите само еден ензим на РНК полимеразата е одговорен за читање на ДНК, кај еукариотите има различни видови на РНК полимераза. Контролата на самата транскрипција и нејзината брзина е исто така многу посложена кај еукариотите.
По транскрипцијата, mRNA го напушта јадрото на еукариотите. Кај прокариотите кои немаат јадро, mRNA останува во цитоплазмата.