Átírás (biológia)

Tartalomjegyzék

A biológiában, átírás A DNS szálban tárolt genetikai információ RNS komplementer szálává (messenger RNS vagy mRNS) átírása vagy másolatának készítése RNS polimerázok segítségével. A prokariótákban a folyamat a citoplazmában megy végbe. Az eukariótákban a mag belsejében zajlik. A transzkripció általános lépései: (1) iniciáció, (2) promóter menekülés, (3) megnyúlás és (4) termináció. Röviden, az RNS-polimeráz bizonyos transzkripciós faktorokkal együtt kötődik a DNS-promoterhez. Ennek eredményeként a DNS része kikapcsol és transzkripciós buborékot képez. A transzkripciós buborék egy helye az RNS polimerázhoz kötődik. Rövid mRNS-átírások abortív ciklusainak fázisa keletkezik és felszabadul. Az RNS-polimeráz elhagyja a promótert, hogy továbbhaladjon a megnyúlási lépésben, ahol az mRNS-transzkriptum képződik, miközben áthalad a DNS nem kódoló szálán. Az utolsó fázisban az RNS-DNS spirál hidrogénkötései megszakadnak. Az eukariótákban az mRNS-transzkriptum további feldolgozáson megy keresztül. Poliadenilezésen, záráson és illesztésen megy keresztül. Ezt követően a DNS kódoló szegmensének másolatát hordozó mRNS transzkriptumot a riboszomális helyre hozzák transzlációra.

Átírás meghatározása

A transzkripció egy biológiai folyamat, amelyben az mRNS-transzkriptumot (azaz egy adott fehérjét kódoló szekvencia másolatát) állítják elő, általában a DNS templátszálának átírásával. Ez a transzkriptum a fehérje bioszintézis következő lépésének, a transzlációnak a templátja az enzim, az RNS polimeráz segítségével. Így a transzkripciót tekintjük a génexpresszió és a fehérje bioszintézis első lépésének.

Etimológia

A transzkripció kifejezés a latin transcriptiōnem-ből származik, a trānscrībō-ból, vagyis „átírni”.

Központi dogma

A molekuláris biológia központi dogmája szerint a genetikai információ DNS-ből DNS-be áramlik a replikáción keresztül, és DNS-ből mRNS-be transzkripció útján. Az mRNS transzlálódik (transzláció fehérjévé, amely egy meghatározott aminosav szekvenciából áll. A szekvenciát a trinukleotid kodonok szekvenciája határozza meg. Minden kodon három szomszédos nukleotid halmaza.

Átírás és replikáció

A transzkripció és a replikáció egyaránt biológiai folyamat a DNS másolatának előállítására. A replikáció kimenete azonban a DNS pontos másolata, míg a transzkripcióban a kimenet nem pontos másolat, hanem egy mRNS transzkriptum, ahol a timineket uracilok helyettesítik. Replikációként a komplementer bázispárosítás magában foglalja az adenin-timin (AT) és a guanin-citozin (GC) bázispárokat. A transzkripcióban a bázispárosítás az adenin-uracil (AU) és a guanin-citozin (GC). Replikációban az érintett enzim a DNS polimeráz, míg a transzkripcióban az enzim az RNS polimeráz. A replikáció és a transzkripció egyaránt 5 '→ 3' irányban halad. De a DNS-replikációval ellentétben a transzkripciónak nincs szüksége primerre a folyamat elindításához. A prokariótákban mindkettő a citoplazmában fordul elő. Az eukariótákban mindkettő a magban fordul elő. Míg a replikáció a sejtosztódás előkészítő szakasza, például a mitózis transzkripció a génexpresszió és a fehérjeszintézis kezdeti szakasza.

Átírás és fordítás

Mind a transzkripció, mind a transzláció a fehérje bioszintézisének lépései. A transzkripció azonban először a fordítás előtt következik be. A transzkripció olyan mRNS-t eredményez, amely a kódot egy specifikus fehérjévé (vagy polipeptiddé) fordítja. A kód a DNS-t kódoló szegmens másolata. Megadja az aminosavak specifikus szekvenciáját. Így a transzkripciós genetikai információ áramlása DNS → mRNS-ből származik, míg transzlációban az áramlás mRNS → aminosavból vagy fehérjéből származik. Mindkét folyamatot enzimek segítik: az RNS polimeráz segíti a transzkripciót, míg a ribozim a transzlációt. A prokariótákban a transzkripció a citoplazmában, míg az eukariótákban a magban fordul elő. Ami a fordítást illeti, a citoplazmában zajlik, ahol a riboszómák mind a prokarióta, mind az eukarióta sejtekben találhatók.

Genetikai kód

A biológia szerint a kodon három szomszédos nukleotid halmazának bármelyikére vonatkozik, amelyek egy adott aminosavra vonatkoznak. Például a Guanine-Uracil-Uracil (GUU) kódolja a valin aminosavat. A citozin-uracil-adenin (CUA) kódolja a leucint. Az Uracil-Adenine-Adenine (UAA) egy stopkodon. Az mRNS kodonjai kiegészítik a tRNS trinukleotidjait. A tRNS-ben lévő trinukleotidokat antikodonoknak nevezzük. Például az mRNS-ben található Guanine-Guanine-Guanine (GGG) kodon komplementer párosul a tRNS citozin-citozin-citozin (CCC) antikodonjával.

Lépések

A transzkripció a génexpresszió első lépése, amelyben a DNS egy bizonyos szegmensét az RNS polimeráz enzim másolja az RNS-be. Az RNS és a DNS egyaránt nukleinsavak, amelyek nukleotid bázispárokat használnak kiegészítő nyelvként, amely a megfelelő enzimek hatására oda-vissza átalakítható DNS-ből RNS-be. A transzkripció során egy DNS-szekvenciát egy RNS-polimeráz olvas le, amely komplementer, antiparallel RNS-szálat hoz létre, amelyet primer transzkriptumnak nevezünk. A DNS-replikációval szemben a transzkripció egy olyan RNS-komplementert eredményez, amely tartalmazza az uracil (U) nukleotidot minden olyan esetben, amikor a timin (T) egy DNS-komplementben előfordult volna. Szintén a DNS-replikációval ellentétben, ahol a DNS szintetizálódik, a transzkripció nem tartalmaz RNS-láncindítót az RNS-szintézis megkezdéséhez. Az átírás lépései a következők: (1) beavatás, (2) promóter menekülés, (3) megnyúlás és (4) befejezés.

Megindítás, inicializálás

Az RNS-polimeráz bizonyos transzkripciós faktorok segítségével kötődik a DNS promoteréhez, RNS-polimeráz-promoter zárt komplexet képezve. Ezt követi a DNS nyitása (letekerése) a promóter régióban, nyitott komplexet alkotva. A letekerést követően a DNS kitett része transzkripciós buborékot képez. Az RNS-polimeráz ezután a transzkripciós buborékban lévő transzkripció kezdőhelyéhez kötődik. Az abortív iniciáció fázisa (szintézisciklusok) következik be, ami rövid mRNS-átiratok (kb. 2-15 nukleotid) felszabadulását eredményezi.

Promóter szökés

A beavatás utáni lépés a promóteres menekülés. Az RNS-polimeráz elhagyja a promótert, hogy beléphessen a megnyúlási lépésbe.

Megnyúlás

Mivel az RNS-polimeráz bejárja a DNS templátját nem kódoló szálat 3'-ból → 5'-ig, megkönnyíti a nukleotid-bázis párosodását. Az mRNS nukleotidjait 5'-től 3'-ig adjuk, így a DNS nem templátját kódoló szálának másolata keletkezik, kivéve a timint (helyettesítve uracillal). A cukor-foszfát gerinc RNS-polimeráz révén képződik. Tehát a gerinc cukorkomponense egy ribóz (szemben a DNS cukorával, amely egy dezoxiribóz).

Megszüntetés

Ebben a fázisban az RNS-DNS spirál hidrogénkötései megszakadnak. Az eukariótákban az mRNS-transzkriptum további feldolgozáson megy keresztül. Poliadenilezésen, záráson és illesztésen megy keresztül. A prokarióták által alkalmazott terminációs mechanizmus lehet rho-függő vagy rho-független. Az eukariótákban a termináció mind a poli A jelet, mind a downstream terminátor szekvenciát magában foglalja.

Prokarióta transzkripció vs. eukarióta transzkripció

Mind a prokariótákban, mind az eukariótákban a transzkripcióban a genetikai áramlás DNS-ről RNS-re vezet. Mindkettő RNS-polimerázt használ a folyamat elősegítésére. Az eukariótáknak azonban háromféle RNS-polimerázuk van (I, II és III). A prokariótáknak csak egy típusuk van.
Míg a transzkripció a prokarióták citoplazmájában fordul elő, addig az eukarióták magjában történik. Ha az RNS-kópia tartalmazza a DNS kódoló szegmensét, akkor a sejtmag mRNS-ként távozik a riboszómális helyre történő transzlációhoz. Baktériumok esetén az mRNS nem megy át a transzláció előtt. Így a baktérium mRNS-nek hiányzik a kupakja és a poli A farka. Ezzel szemben az eukariótákban az mRNS-t tovább feldolgozzák egy kupak és egy poli-A farok hozzáadásával, majd a transzláció előtt splicing-kel. Egy másik fő különbség, hogy a baktériumokban a transzkripció és a transzláció egyszerre fordulhat elő. Az eukariótákban a transzkripciót először le kell tölteni, mielőtt a fordítás folytatódhatna. A prokarióták által termelt mRNS policistronikus, ami azt jelenti, hogy egyetlen mRNS több gént is tartalmazhat. Ezzel szemben az eukarióták mRNS-je monocistronikus, mivel egyetlen mRNS csak egy gént hordozhat.

Kapcsolódó kifejezések

Lásd még

Hivatkozások és további olvasmányok

Prokarióta vs. eukarióta transzkripció. (2019). Letöltve az Uwec.edu webhelyről: https://www.chem.uwec.edu/webpapers2006/sites/demlba/folder/provseuk.html
A biológia központi dogmája. (2014). Letöltve a Csbsju.edu weboldalról: http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/chem and society/cent-dogma/olcentdogma.html
Fordítás: DNS-ből mRNS-be a fehérjéhez Tudjon meg tudományt a Scitable-nál. (2013). Letöltve a Nature.com webhelyről: https://www.nature.com/scitable/topicpage/translation-dna-to-mrna-to-protein-393/
Átírás és fordítás. (2017. április 26.). Letöltve az Uq.edu.au webhelyről: https://di.uq.edu.au/community-and-alumni/sparq-ed/sparq-ed-services/transcription-and-translation
Átírás/fordítás. (2019). Letöltve az Iupui.edu webhelyről: https://www.biology.iupui.edu/biocourses/N100/2k3ch13dogma.html
Protein szintézis. (2019). Letöltve az Elmhurst.edu weboldalról: http://chemistry.elmhurst.edu/vchembook/584proteinsyn.html