2.3 Átírás

Valamennyi sejtben a DNS második funkciója (az első a replikáció volt) az, hogy megadja a szükséges fehérjék felépítéséhez szükséges információkat, hogy a sejt minden funkcióját el tudja látni. Ehhez a DNS-t „leolvassák” vagy átírják egy mRNS molekula. Ezután az mRNS biztosítja a kódot egy fehérje kialakításához egy transzlációnak nevezett eljárással. A transzkripciós és transzlációs folyamatok révén egy fehérje felépül egy aminosavak egy meghatározott szekvenciájával, amelyet eredetileg a DNS kódolt. Ez a modul az átírás részleteit tárgyalja.

A központi dogma: a DNS kódolja az RNS-t; Az RNS fehérjét kódol

A sejtekben a genetikai információ áramlását a DNS-től az mRNS-ig a fehérjéig a központi dogma írja le (1.ábra), amely kimondja, hogy a gének meghatározzák az mRNS-ek szekvenciáit, amelyek viszont meghatározzák a fehérjék szekvenciáit.

1.ábra. A központi dogma szerint a DNS kódolja az RNS-t, amely viszont a fehérjét.

A DNS másolása az mRNS-hez viszonylag egyszerű: egy DNS-szálban olvasható komplementer nukleotidhoz egy nukleotidot adnak az mRNS-szálhoz. A fehérjévé történő transzláció bonyolultabb, mivel három mRNS-nukleotid csoportja megfelel a fehérjeszekvencia egyik aminosavának. Azonban, amint a következő modulban látni fogjuk, a fehérjévé történő transzláció még mindig szisztematikus, oly módon, hogy az 1-3 nukleotidok az 1-es aminosavnak felelnek meg, a 4-6 nukleotidok pedig a 2-es aminosavaknak felelnek meg stb.

Transzkripció: DNS-ről mRNS-re

Az átírás három fő szakaszban történik: iniciáció, megnyúlás és befejezés. Mivel az állati sejtekben található gének a magban találhatók, a transzkripció a sejt magjában történik, és az mRNS transzkriptumot a citoplazmába kell szállítani.

Megindítás, inicializálás

A transzkripcióhoz a dupla DNS-spirálnak meg kell oldódnia az mRNS-szintézis régiójában. A kikapcsolódás régióját a-nak nevezzük átírási buborék. A DNS-szekvenciát, amelyhez a transzkripcióban résztvevő fehérjék és enzimek kötődnek a folyamat megindításához, a-nak nevezzük promóter. A legtöbb esetben a promóterek az általuk szabályozott gének előtt állnak. A promóter specifikus szekvenciája nagyon fontos, mert ez határozza meg, hogy a megfelelő gén átíródik-e folyamatosan, részben vagy alig (2. ábra).

2. ábra. A transzkripció megindulása akkor kezdődik, amikor a DNS fel van tekerve, és transzkripciós buborékot képez. Az enzimek és más, a transzkripcióban részt vevő fehérjék megkötik a promótert.

Megnyúlás

A transzkripció mindig a két DNS-szál egyikéből származik, amelyet úgy hívnak sablon szál. Az mRNS termék komplementer a templát szálzal, és majdnem megegyezik a másik DNS szálral, az úgynevezett szemléletlen szál, azzal a kivétellel, hogy az RNS uracilt (U) tartalmaz a DNS-ben található timin (T) helyett. A megnyúlás során egy enzim ún RNS-polimeráz a DNS-templát mentén halad tovább, hozzáadva a bázist a DNS-templáttal párosítva a DNS-replikációhoz hasonló módon, azzal a különbséggel, hogy olyan RNS-szálat szintetizálnak, amely nem marad kötve a DNS-templáthoz. A megnyúlás előrehaladtával a DNS folyamatosan feltekeredik a mag enzim előtt, és visszatekeri mögötte (3. ábra).

3. ábra. A megnyúlás során az RNS polimeráz nyomon követi a DNS-templátot, szintetizálja az mRNS-t az 5'-től 3'-ig terjedő irányban, és kikapcsolja, majd visszatekeri a DNS-t olvasás közben.

Megszüntetés

A gén átírása után a polimerázt utasítani kell arra, hogy váljon el a DNS templáttól és felszabadítsa az újonnan előállított mRNS-t. Az átírandó géntől függően kétféle terminációs szignál létezik, de mindkettő ismételt nukleotidszekvenciákat tartalmaz a DNS-templátban, amelyek eredményeként az RNS-polimeráz leáll, elhagyja a DNS-templátot és felszabadítja az mRNS-transzkriptumot. A befejezés után az átírás folyamata befejeződött. A befejezés után a transzkriptum kivihető a magból, ahol a transzláció megtörténhet.

Szakasz összefoglaló

Állati sejtekben az mRNS szintézise a DNS templáton lévő promóter szekvenciánál kezdődik. A megnyúlás új mRNS-t szintetizál. A megszüntetés felszabadítja az mRNS-t, és olyan mechanizmusok révén történik, amelyek leállítják az RNS-polimerázt és leesik a DNS-templátról. Csak a kész mRNS-eket exportálják a sejtmagból a citoplazmába.

Szójegyzék

Engedély

Sarah Malmquist és Kristina Prescott emberi biológiáját Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 nemzetközi licenc alatt engedélyezték, hacsak másként nem jelezzük.