Обяснение на транскрипцията! Функция, задача, заболявания; Разстройство
Транскрипцията е един от процесите на генна експресия, т.е.процесът на това как се изразява информация върху ДНК и биомасата/клетките са проектирани. Провежда се във всички еукариотни (клетки с реално ядро) и прокариотни клетки (клетки без реално ядро).
Каква е транскрипцията?
Транскрипцията се отнася до отчитането на ген от ДНК и синтеза на РНК за по-късно производство/превръщане в протеин на рибозомите. Започва в ядрото на еукариотите и в цитоплазмата на прокариотите.
Транскрипцията е първата стъпка в генната експресия и обикновено е подобна на репликацията на ДНК. По време на процеса се синтезира така наречената рибонуклеинова киселина (на английски: ribonucleic acid = RNA). Синтезът зависи от ДНК, тъй като от нея се чете ген.
В определен момент от ДНК веригата ензимът РНК полимераза се свързва и започва да я променя, така че да може да създаде връзка с нея.
Сега РНК полимеразата мигрира по дължината на четената част и я копира, като прикрепя свободни РНК парчета в клетъчното ядро. Това създава копие, което не се състои от ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина), а от РНК (рибонуклеинова киселина).
Сега, чрез специални процеси, получената иРНК/тРНК/рРНК се отделя и транспортира в цитоплазмата през клетъчната ядрена мембрана. След това се случва:
- Съдебни спорове
- Сплит
- Превод
С други думи, за преработка на иРНК/тРНК/рРНК в полипептиди и протеини.
Стъпките на транскрипцията
Репликация и транзакция
Pixabay/Clker-Free-Vector-Images
Различните стъпки на транскрипция
Транскрипцията се извършва в няколко различни стъпки.
- посвещение
- Удължение
- Прекратяване на договора
Това е последвано от диференциална транскрипция/диференциална генна експресия.
Стъпка 1/иницииране
Кодовете са така наречените консенсусни последователности като Pribnow-Box, CAAT-Box или TATA-Box. Тези идентични и идеализирани базови последователности гарантират, че промоторите се разпознават съответно.
Промоторът се разпознава чрез насочена дифузия на РНК полимераза по ДНК двойната спирала. Това води до електростатични взаимодействия и взаимодействия между ензима и донорите и акцепторите на водород в ДНК.
Евкаиотичните клетки разпознават последователностите чрез определени протеини като TBP (свързващият протеин Tata-Box). Прокариотните клетки разпознават специфичните гени въз основа на сигма фактора. Това е част от бактериалната РНК полимераза холоензим.
След първите процеси на разпознаване, ензимът РНК полимераза/сигма комплексът покрива част от базовите двойки (-50 до +20 базови двойки/-50 означава, че тази секция е 50 двойки основи пред гена, който трябва да се прочете, до 20 базови двойки зад гена). След това тази покрита част се разплита и сега образува затворен комплекс, който се пренася в откритата зона извън клетъчното ядро (при еукариоти).
Стъпка 2/удължаване
Сега ензимът РНК полимераза, който сега е влязъл във връзка с ДНК, се движи по него в посока 5'3 '. Това води до синтез на РНК върху матричната верига (т.е. прикрепената верига). Сега 17 двойки бази на ДНК в транскрипционния балон (ДНК-РНК комплекс) са отделени. След това отново се извива. По време на този процес РНК, която сега е прочетена, се отделя от ДНК.
Стъпка 3/прекратяване
Има 2 вида прекратяване
Четенето на ДНК от РНК полимеразата се извършва, докато ензимът срещне терминаторна последователност в ДНК, спре транскрипцията и започне да се отделя.
Прокариотите имат два различни вида прекратяване:
- Rho-зависимо прекратяване
- Rho-независимо прекратяване
Факторът Rho е протеин, който спира транскрипцията. Ако участва Rho фактор, той се свързва с ДНК-РНК комплекса и го размотава и след това го разтваря.
Ако Rho фактор не участва, се приема, че специалните последователности на самата спирала на ДНК взаимодействат много слабо с РНК полимераза и следователно РНК се отделя, когато срещне тази последователност.
За еукариотните терминатори се знае малко.
Стъпка 4 (диференциална)
Четвъртата стъпка/диференциална транскрипция/диференциална генна експресия:
Клетките на организма обикновено не са еднакви, дори ако имат еднаква структурна структура. Те се различават по своята същност и основните си цели. Но какво точно води до това различно естество?
Едни и същи клетки и гени не се транскрибират за постоянно. Транскрипцията се контролира. Транскрипционните фактори (ДНК-свързващ протеин), заглушители (генни последователности, които инхибират транскрипцията) и енхансери (регулаторни мотиви на последователността в промоторите) контролират транскрипцията, наред с други неща. Прокариотите имат различни сигма фактори за контрол.
Функции и задачи
Транскрипцията и транслацията са процесите в клетките, които гарантират, че информацията се извършва върху ДНК. Информацията се съхранява в ДНК. Там те са под формата на нуклеобази. Три основи винаги означават една аминокиселина. Тези тризнаци се наричат кодони.
След синтеза „копието“ се връща в клетъчното ядро и се разпада на отделните му части. Той се рециклира и може да се направи ново копие. Тези копия, които също се наричат матрици, се използват само веднъж от клетката и след това се рециклират отново.
Следователно транскрипцията е елементарен компонент или предпоставка за биосинтеза на протеини в клетките. Тъй като независимо от това за какво се нуждае клетка от нови протеини, било то за изграждане на нови клетки или мембранни части или за активиране на определени процеси, съответната част от ДНК винаги трябва да се прочете първо, за да може след това да се синтезират необходимите протеини.
Само чрез транскрипцията информацията може да се оформи върху ДНК. Той гарантира, че необходимата част от строителния план попада там, където след това може да бъде допълнително обработена. Така че в крайна сметка може да се създаде протеин.
Но преди протеинът да бъде създаден, копието първо трябва да бъде обработено, т.е.по-нататък обработено. Първите преписи все още съдържат интрони, като се намесват некодирани последователности, които се премахват по време на сплайсинг. Това оставя само екзони, т.е.кодираните парчета.
В зависимост от живото същество
Функции и задачи на транскрипцията при различни живи същества
Живите същества са разделени на три групи. Археи, бактерии и еукариоти.
По принцип транскрипцията се използва във всички живи същества и организми за копиране/отчитане на част от ДНК или РНК (при някои вируси) и за препращане на тази информация. Но процесът на четене протича по различен начин и се контролира от различни фактори.
Във всички еукариотни живи същества, които могат да се нарекат сложни, като се започне с крикет, през влечуги до бозайници, се намира през Транскрипция в ядрото, настъпва началото на протеиновия синтез. Същото се отнася и за много по-прости живи същества като прокариоти/клетъчни живи същества. При тях транскрипцията се контролира от голям брой ензими, кодони като промотори или техните подобрители, заглушители и други транскрипционни фактори.
В археална транскрипция, т.е. транскрипцията в археите (първични бактерии), транскрипцията обаче е причинена само от два фактора на транскрипция/иницииране. Така че това е по-малко сложен и по-оригинален тип транскрипция.
The бактериална транскрипция това се дължи само на ензима РНК полимераза. Така че малко по-лесно.
Транскрипцията на вируси понякога се различава от тази на другите клетки. Тъй като някои вируси имат само РНК, а не пълен ДНК геном. Въпреки това може да бъде a обратна транскрипция възникне. Тук иРНК се отчита чрез ДНК предварителен етап и ензимът обратна транскриптаза произвежда ДНК от отчетената иРНК.
Болести и разстройства
Болести и нарушения на транскрипцията
Тъй като транскрипцията е процес, той може да бъде нарушен и да доведе до грешки. Ако РНК полимеразата копира част от ДНК веригата, може да се случи, че някоя част от ДНК не е копирана или е копирана неправилно.
Но въпреки строгия контрол в тези процеси и тук се случват грешки. Около всеки хиляден копиран кодон на ДНК (иРНК) е дефектен. Във връзка с биосинтеза на протеини се произвежда протеин, който или не функционира изобщо, или функционира само в ограничена степен.
Дори в случай, че този дефектен протеин успее да влезе в системата на организма, това е изключителна грешка. Защото, въпреки че процентът на грешки в процесите на копиране е висок, повечето от тях се забелязват/откриват и коригират.
Дори и да не се случи, просто един единствен дефектен протеин. Само мутация на ген или целия геном, т.е. шаблонът за копията, би причинил заболявания и оплаквания в дългосрочен план. Защото по този начин и без това грешният ген ще бъде копиран и дублиран по време на транскрипция. По време на транскрипцията РНК полимеразата проверява копието, което е направила, но не и шаблона.
Грешка в транскрипцията
За биологичния организъм е от изключителна важност ДНК да присъства правилно и да се копира правилно. Поради тази причина по време на биосинтеза на протеин винаги се прави само едно копие като иРНК. Това понякога се случва до хиляди пъти, в зависимост от това колко често тялото се нуждае от протеина, но той никога не се копира от копието.
Хепатитните вируси също използват транскрипция
Всяко копие се използва само веднъж и след това се рециклира. Това също представлява вид защитен механизъм на организма, който иска да избегне грешки в копията и синтезите и това е и причината, поради която рядко се появяват големи щети или ефекти от грешка в транскрипцията.
Пример за заболяване, причинено от транскрипция, може да бъде обяснено с помощта на обратна транскриптаза. Тези ензими превръщат РНК в ДНК или обработват РНК по такъв начин, че ДНК се създава.
Обратната транскриптаза (RT) е открита за първи път при ретровируси като ХИВ. Тъй като ретровирусите нямат ДНК, а само РНК, те използват тези ензими, за да разпространяват и умножават генома си в своя гостоприемник.
Но не само ретровирусите използват транскрипция и ензима RT, за да се размножават. ДНК вирусите като хепатит В и каулимовирусът, които се намират в растенията, също използват тези механизми.
Обратната транскрипция гарантира, че вирусите се размножават и водят до заболявания като СПИН или хепатит В.
Често задавани въпроси и отговори
По-долу отговаряме на често задавани въпроси относно транскрипцията.
Каква е разликата между транскрипция и репликация?
Докато при транскрипцията, за разлика от репликацията, се копира само малка част от ДНК, при репликация се създава копие на целия генетичен материал.
По време на транскрипцията се създава копие на ген за протеинов синтез и копието/иРНК напуска клетъчното ядро. По време на репликацията пълната копирана ДНК остава в клетъчното ядро.
Как се наричат трите етапа на транскрипция?
- посвещение,
- Удължение,
- Прекратяване на договора.
Как се различава транскрипцията между прокариотите и еукариотите?
Първо, при прокариотите само един ензим от РНК полимеразата е отговорен за отчитане на ДНК, при еукариотите има различни видове РНК полимераза. Контролът на самата транскрипция и нейната скорост също е много по-сложен при еукариотите.
След транскрипцията иРНК напуска ядрото на еукариотите. При прокариотите, които нямат ядро, иРНК остава в цитоплазмата.